1.5.3 多层布线工艺与平坦化技术

为了使衬底与金属布线的第一层绝缘，采用氧化硅（厚度为500～1000nm）及 PSG或BPSG等掺杂电介质膜，经过在高温800～1000℃下的软化，并使表面平坦化。多层布线间的层间绝缘膜采用TEOS氧化膜，旋涂玻璃（SOG）、PECVD SiO₂、HDPSiO₂等填充空隙性能优良的材料。随着VLSI的高速化，为了减小寄生电容，必须采用低介电常数材料。

图1-14所示为利用涂敷光刻胶和刻蚀进行平坦化的示例。利用光刻胶填平凹凸处，通过刻蚀使光刻胶与氧化膜均等，使表面平坦化。存储器需要2～3层金属布线，可以采用软熔与刻蚀方法结合的平坦化技术，对于需要5层以上的多层布线，采用化学机械抛光（CMP）法。

应用于多层布线工艺的CMP法是一种不需要腐蚀的方法。这种方法是使用化学抛光剂的机械抛光法，通过更换抛光剂也可以对电介质或金属抛光平坦化，使以铝作为布线材料的5层以上的多层布线得到了应用。

图1-14 涂敷光刻胶与表面平坦化刻蚀示例

以前人们一直采用金属铝作为向接触孔埋入针形接点或层间接线柱的材料。但是，铝在高温下会出现可靠性问题。这是由于它耐高温性差，以及称为电迁移现象的高电流密度下断线的问题，因此现在多改用金属钨。但是，钨的电阻率是铝的2～3倍，于是人们的目光又转向铜。然而，铜的缺点是本身加工性差，所以需要采用CMP等方法平坦化，并结合利用镶嵌工艺的图形化制程。最终，以铜作为布线材料的5层以上的多层布线得到了广泛应用。