Low-k 介電層是什麼

Low-k 介電層(低介電常數絕緣膜)是為降低導線層間訊號傳遞延遲與功耗而使用的導線間絕緣材料。實現低於傳統 SiO₂(k≈3.9)的介電常數(k<3.0),降低導體間電容,藉此提升訊號速度並減少功耗。多孔 SiCOH(k≈2.5 以下)為先進邏輯的主流,以 CVD/ALD 沉積。提高孔隙率以降低介電常數時機械強度隨之下降,這種權衡是技術課題。

重點整理

降低導線間電容以減少訊號延遲與功耗的導線層間絕緣材料
k 值 2.0~2.5 的多孔(porous)SiCOH 材料為先進邏輯主流
低 k 化(孔隙率增加)與機械強度的權衡是製造上的主要課題
多數製程在 CVD/ALD 沉積後以旋轉塗佈、熱處理形成孔隙
應用材料、ASM、東京威力科創、Versum(默克)為主要供應商

常見問題

什麼是 Low-k 介電層?
Low-k 介電層是用於多層內連線結構中導線之間的低介電常數絕緣材料。以低於傳統 SiO₂(k≈3.9)的介電常數降低導線間電容,減少訊號傳遞延遲與功耗。先進邏輯以多孔 SiCOH(k≈2.0~2.5)為標準。
為什麼孔隙率對 Low-k 介電層很重要?
孔隙率越高,介電常數越低,但機械強度與熱傳導率會下降,增加在 CMP 或接合製程中剝離、破損的風險。為控制此權衡,孔徑、分布與沉積製程的最佳化是先進製程的重要技術課題。
High-k 與 Low-k 如何分別使用?
High-k 用於 MOSFET 的閘極絕緣膜(目的為降低閘極漏電),Low-k 用於導線層間介電層(目的為降低導線間電容),用途不同。兩者都是先進邏輯不可或缺的材料,但使用位置與角色完全不同。

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