3、集成电路多层金属化技术解析

集成电路多层金属化技术解析

1. 互连层对封装密度的限制及解决办法

互连层限制封装密度的一个重要方面是互连线路从一个功能模块连接到另一个功能模块所需的空间。由于金属线不能相互接触，某些金属线路为了从一点连接到另一点，不得不绕很长的弯路。这些长路径不仅需要额外的芯片面积，还会导致更长的信号延迟。

为了减少这个问题的影响，可以采用多层金属结构，让相邻层的金属线路相互正交。这样一来，互连线路就可以走更短的路径，从而提高封装密度并减少信号延迟。

2. 减小芯片尺寸或增加单芯片功能数量

提高封装密度可以使给定电路的芯片尺寸变小，进而在每个晶圆上制造更多的芯片。然而，设计师们也希望在芯片上集成更多的功能，这就促使他们尽可能增大芯片尺寸。不过，芯片的最大尺寸受到步进光刻机视场大小的限制。

如果封装密度得到提高，就可以在给定的视场大小内放置更多的功能。这使得更多或不同的功能可以集成在一个芯片上，而不是在封装或电路板层面进行组合。这可能会为最终用户在成本、系统速度或重量方面带来竞争优势。但这些潜在优势需要与增加的制造复杂性以及对更大、更复杂封装的需求进行权衡。

3. 降低互连系统的 RC 时间常数

互连对电路速度（性能）的影响与 RC 时间常数密切相关。互连线路的电阻公式为：
[R = \frac{\rho_{metal} \cdot l}{w \cdot t_{m}}]
其中，(\rho_{metal}) 是金属电阻率，(l) 是互连长度，(w) 是互连宽度，(t_{m}) 是金属厚度。

对于一条上下都有金属板的互连线路，其一阶电容公式为：
[C = 2 \c