最後更新:2026年10月8日薄膜沉積(CVD / ALD / PVD)內連線・金屬化中國大陸:层间介质层

層間介電層(ILD)是什麼

Interlayer Dielectric

層間介電層(ILD)是在多層內連線中,將各金屬導線層之間電性絕緣的膜層。在防止上下或相鄰導線短路的同時,負責將導線間的寄生電容維持在低水準。隨著微縮使導線間距縮小,電容造成的延遲成為主導因素,因此逐步改用介電常數低於SiO₂的low-k材料。

目錄5 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關企業
  4. 相關用語
  5. 比較文章

定義與原理

層間介電層(ILD:Interlayer Dielectric)是在多層內連線中,將各金屬導線層之間電性絕緣的膜層。其作用是防止上下或相鄰導線短路,並將導線間的電容(寄生電容)維持在低水準,是左右後段導線製程(BEOL)訊號延遲與功耗的重要膜層。

材料隨世代演進而改變。早期使用以TEOS為原料的SiO₂,為抑制導線延遲(RC延遲),逐步轉向介電常數更低的材料:添加氟的FSG、含碳的SiOC系低介電常數(Low-k)膜,以及導入孔隙的多孔Low-k膜。膜層以CVD或旋轉塗佈形成。

ILD除了需要低介電常數,還須具備填充導線間隙的間隙填充能力、承受CMP的機械強度,以及與抑制銅擴散之阻障層的匹配性等。介電常數越低,電容越小,但膜層也越容易變脆,因此與製程耐受性之間存在取捨。

ILD與銅鑲嵌導線搭配使用,與low-k、TEOS、銅導線、雙鑲嵌等條目密切相關。成膜由應用材料(Applied Materials)、科林研發(Lam Research)、東京威力科創(TEL)等廠商的設備負責。搭配多層內連線條目一起閱讀,即可更清楚掌握ILD在導線層結構中的定位。

層間介電層(ILD)的常見問題

什麼是low-k材料?
介電常數低於SiO₂相對介電常數3.9的絕緣材料,使用SiOC(摻碳氧化膜)等。其導入目的是減少導線間的寄生電容,以降低RC延遲與功耗,另外也有在膜中形成微細孔隙的多孔low-k。
low-k材料有哪些課題?
介電常數越低,機械強度越差,容易因CMP的應力或封裝時的熱應力而破裂。此外,由於呈多孔結構,容易受到蝕刻或灰化電漿的損傷,導致介電常數上升。
什麼是空氣間隙(air gap)?
刻意去除導線與導線之間的絕緣膜,形成空氣(相對介電常數≒1)層的技術。理論上可得到最低的介電常數,因此能大幅降低寄生電容,但受限於機械強度與製造難度,適用位置有限。

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