最後更新:2026年10月8日製程節點・元件結構內連線・金屬化中國大陸:多层互连

多層內連線是什麼

Multilevel Interconnect

多層內連線是為了將矽上數十億個電晶體電性連接,夾著絕緣膜將金屬導線層堆疊多層的結構。先進邏輯製程可達10層以上,各層以通孔(via)在垂直方向相連。導線製程稱為BEOL(後段導線製程),隨著微縮,導線電阻與寄生電容造成的延遲成為性能瓶頸。

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

多層內連線(Multilevel Interconnect)是為了將矽上製作的數十億個電晶體電性連接,夾著絕緣膜將金屬導線層堆疊多層的結構。先進邏輯製程可達10層以上,各層以通孔(via,垂直方向的連接)相連。導線製程稱為BEOL(Back End of Line:後段導線製程)。

導線層依功能分層。從電晶體正上方微細的局部導線(local)、中間導線(intermediate),到傳送電源與時脈的粗大全域導線(global),越往上層間距越寬。填充各層之間的層間介電層(ILD),以及連接各層的通孔設計,左右著訊號延遲與功耗。

隨著微縮使導線變得又細又長,導線電阻與電容造成的延遲(RC延遲)成為限制電晶體性能的因素。為了抑制此問題,低電阻的銅(Cu)鑲嵌導線與降低電容的低介電常數(Low-k)絕緣膜組合成為BEOL的標準。

在先進節點中,已導入進一步降低電容的空氣間隙(air gap)、降低電阻的鈷與釕導線,以及將電源網路從導線層移到背面的背面供電(BSPDN)等技術。搭配銅導線(鑲嵌製程)、dual-damascene、low-k、層間介電層(ILD)各條目閱讀,便能掌握導線製程的全貌。

多層內連線的常見問題

導線大約有幾層?
先進邏輯製程可達10~15層以上。靠近電晶體的下層(局部導線)細而高密度,上層(全域導線)因負責供電與長距離訊號而較粗,各層級分別設計導線寬度與間距。
什麼是導線延遲(RC延遲)?
由導線電阻(R)與導線間或層間寄生電容(C)的乘積所決定的訊號延遲。微縮使導線變細時R增加,間距變窄時C增加,因此即使電晶體變快,導線仍成為限制整體性能的因素。
如何降低導線延遲?
為了降低電阻,從鋁換成銅,在更細的導線上也正在評估換成Co或Ru。為了降低電容,則將層間絕緣膜換成介電常數比SiO₂更低的low-k材料,並進一步採用導入空氣層(空氣間隙)的手法。

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