最後更新:2026年10月8日製造流程基礎內連線・金屬化中國大陸:双大马士革

雙鑲嵌(Dual Damascene)是什麼

Dual Damascene

雙鑲嵌是在形成半導體晶片多層內連線時,以同一道金屬填充步驟一次製作導線溝槽與通孔的製程,是銅導線製程的主流技術。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 相關企業
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

雙鑲嵌(Dual Damascene)是在形成半導體晶片多層內連線時,以同一道金屬填充步驟一次製作導線溝槽(Trench)與通孔(Via)的製程。它是銅(Cu)導線製程的主流技術,與單鑲嵌(導線與通孔分開形成)相比,可減少步驟數並降低成本。自IBM於1997年實用化以來,已廣泛用於先進邏輯晶片的後段內連線(BEOL)。

雙鑲嵌的基本步驟為:①Low-k絕緣層沉積;②通孔/溝槽的微影與蝕刻;③阻障金屬(TaN/Ta)沉積;④銅晶種層濺鍍;⑤以電解電鍍填充銅;⑥以CMP進行表面平坦化。製程順序有「Via-First」「Trench-First」「Self-Aligned」等多種變化,依節點與設計分別採用。

雙鑲嵌的課題在於導線微縮。在10nm以下的節點,銅的尺寸效應(電阻率增加)與阻障金屬體積比例增加,推高了導線電阻。因此,無阻障層銅導線以及改用釕(Ru)、鉬(Mo)等替代金屬的方案正在研究中。應用材料正積極推出用於低電阻導線的新世代CVD/PVD設備。

結合EUV微影,雙鑲嵌通孔與溝槽圖形的解析度有所提升,但EUV隨機雜訊(stochastic noise)所引起的圖形缺陷(橋接、斷線)成為新的課題。此外,隨著乾膜光阻逐步支援EUV,蝕刻選擇比的最佳化也是持續研究的對象。

在2nm世代以後,以空氣層取代SiO₂系Low-k材料作為導線間絕緣的Air Gap導線,以及EUV Self-Aligned Via技術備受關注。科林研發與東京威力科創在雙鑲嵌用的蝕刻與CMP設備上擁有高市占率。雙鑲嵌技術的演進直接關係到晶片性能、功耗與良率,是重要的技術領域。

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