集成电路金属互连工艺是通过光刻将淀积的金属薄膜形成布线，将内部相互隔离的器件按照一定要求连接成电路，确保芯片电信号传输。

根据最小的金属线节距， 集成电路金属互连可以分为局部互连、 中间互连和全局互连。局部互连是指在器件层进行的互连，包括栅极多晶硅和底层金属互连，通常采用最小的金属线节距以减小线条的尺寸效应；中间互连金属层的拥挤程度相对较低， 因此允许放宽金属线节距并增加金属层厚度；全局互连是集成电路芯片的顶部布线层， 主要用于电源接入和信号输入／ 输出， 通常具有较大的金属膜厚和线节距， 但需要满足与芯片外部 （即封装） 连接有关的额外要求。

1997年，IBM实现了Cu大马士革工艺，由于铜具有更好的导电性和抗电迁移特性，制作金属互连的主要材料由早期的铝换成了铜。因此，目前铜互连成为芯片互连的主流工艺。与铝互连相比，铜互连具有更好的电阻性和可靠性。然而，随着技术节点的进一步发展，电阻的尺寸效应越发明显。根据Matthiessen定律，线路电阻率由体电阻率、 表面散射和晶界散射等因素决定， 其简化的表达式为：

式中：ρtotal是总电阻率；ρ0是体电阻率；λ 是电子平均自由程；ｄ是薄膜平均厚度；ｐ 是表面散射因子；Ｄ 是平均晶粒尺寸；Ｒ 是晶界散射因子。在7nm节点之前，互连导体的体电阻率通常是确定线路电阻的主要因素。然而， 从7nm技术开始，表面散射和晶界散射变得更加重要。随着互连线宽度的减小， 铜电阻的尺寸效应导致线电阻急剧增加， 严重影响了芯片的互连性能。

典型的Cu线结构

为了增加Cu的体积分数， 大量的研究致力于减小TaN阻挡层的厚度。随着晶体管尺寸的减小， 由于PVD 存在台阶覆盖率较低和顶部悬突的问题， 原子层沉积 （ALD）/CVD开始被引入， 以提高填孔性能和减小阻挡层厚度。经过研究发现，因此，将热ALD和PVD 相结合成为保持阻挡性并减小TaN 厚度的有效方法。

对于衬垫层的尺寸微缩， 人们也进行了广泛研究。尽管ALD/CVD方法可以解决台阶覆盖率和顶部悬突问题， 但用于生长Ta薄膜的反应源十分有限。因此， 人们开始考虑其他替代材料。其中，Ru因与ALD/CVD工艺的适用性及可以在没有PVD Cu籽晶层的情况下直接镀Cu，得到了广泛关注。此外，Co也被认为可以替代Ta作为衬垫层。虽然Ru衬垫层比Co衬垫层更适合于Cu电镀填充， 但由于表面和晶界散射的原因，Ru的电阻比Co的高约10%。此外，在抗电迁移方面，也已证明Co衬垫层优于Ru衬垫层。

为了充分发挥Ru衬垫层的优势，人们开始尝试改善其抗电迁移性能。从14nm技术代开始，Co顶覆盖层已成为一种标准工艺。通过增加Co顶覆盖层的厚度， 可以明显提高Ru 衬垫层的抗电迁移性能力。但当金属的半节距减小到10nm 以下， 阻挡层／ 衬垫层的最小厚度也将达到极限。

（3）自形成阻挡层

自形成Co基阻挡层（tCoSFB）工艺是一种具有应用潜力的Cu互连拓展技术。该工艺利用掺杂在Cu籽晶层中的Mn扩散至沟槽和电介质层的界面形成阻挡层。

tCoSFB的结构和工艺流程

tCoSFB工艺的优势为：由于Co衬垫层和Ta阻挡层的厚度共1nm，可以最大限度地提高布线中Cu的横截面积， 从而获得较低的线电阻。

（4）混合金属互连工艺

通孔对于片上系统的信号传输至关重要。当通孔的底部接触面积变小时，通孔电阻会显著增加。在通孔中引入无阻挡层金属尤为重要， 可显著降低通孔电阻。混合金属互连工艺是一种先使用无阻挡层金属Ru预填充通孔， 再用Cu填充剩余面积的方法。

双金属系统中的Ｃｕ混合金属互连工艺示意图

无阻挡层金属预填充有许多优势。预填充金属将Cu大马士革阻挡层的位置从孔的底部移到顶部，减小了高深宽比(AR)通孔的填孔难度，提高了台阶覆盖率，因此可以实现更薄的阻挡层。此外， 无阻挡层金属预填充工艺可以降低通孔的电阻， 减小RC延时， 从而显著提高电路的性能。最初， 通孔预填充工艺使用Co。然而，由于Co的电迁移问题， 需要使用TiN作为阻挡层， 而Ru无需阻挡层， 通过Ru预填充， 可使通孔电阻减小40%，同时实现与现有工艺方案相匹配的抗电迁移性能。

由TCR 实验得到的Ru、Co和Cu大马士革互连线电阻与横截面积的关系

通过DME制备的Ru和空气隙半大马士革结构

近年来， 由于Cu大马士革结构的诸多限制,Ru的半大马士革工艺因其与空气隙制备良好的工艺兼容性,被作为一种工艺选择得到广泛关注。然而，并不存在一种金属互连工艺能够同时满足BEOL所有的互连要求。因此，需要根据各个金属层的功能，选择不同的金属互连工艺来实现芯片性能。

三、芯片封装清洗剂选择：

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

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