12、有机电介质在多层金属化中的应用与特性

有机电介质在多层金属化中的应用与特性

1. 有机电介质概述

有机电介质具有诸多吸引人的特性，其中低成本是其主要优势之一。在众多性价比高的产品中，聚酰亚胺得到了广泛应用。特别是光敏聚酰亚胺，它能够减少多个光刻胶涂覆和去除步骤，因而备受关注。

有机电介质在多层金属化中具有重要应用。这些材料可靠、成本低、无缺陷，并且能够承受高达400°C的加工温度。

2. 历史发展

2.1 起源

20世纪70年代初，日本报道了将聚酰亚胺用于多层金属互连的情况，这标志着有机电介质在集成电路中的应用开端。最初的研究提出了一种全新的平面方法，可实现无台阶的多层互连。对平面化的需求促使人们开始研究将聚酰亚胺作为电介质材料。

2.2 早期发展

• PIQ材料 ：70年代，由于对多层金属的需求，最初只需要两层金属。1975年，日立公司引入了一种名为PIQ的材料，并将其投入常规生产。PIQ是一种热稳定的聚酰亚胺树脂，专为半导体器件合成。在通孔蚀刻工艺中，使用了肼溶液。该材料具有低残余应力（与化学气相沉积的二氧化硅相比）、高温稳定性（450°C，高于常规聚酰亚胺的400°C）、良好的击穿电压强度和低介电常数等优点，可靠性测试结果优异。
• 美国的发展 ：然而，在美国，肼作为蚀刻剂在制造环境中使用过于危险。因此，人们为聚酰亚胺薄膜开发了替代的通孔工艺。1975年，Yen描述了一种技术，即部分固化的聚酰亚胺薄膜可以用苛性正性光刻胶显影液蚀刻。1978年，IBM推出了一种名为SAMOS的新半导体存储技术，该技术将聚酰亚胺用作金属