文章来历：半导体。与物理。

原文作者：jjfly686。

本文介绍了芯片中金属互连线的各个层级的不同规划。

在半导体芯片中，数十亿。晶体管。需求经过金属互连线（Interconnect）衔接成杂乱电路。跟着制程进入纳米级，互连线的层次化规划成为平衡功用、功耗与集成度的要害。芯片中的互连线按长度、功用及资料分为多个层级，从大局。电源。网络到晶体管间的纳米级衔接，每一层都有共同的规划考量。

大局互连（Global Wires）。

层级规模：一般为最高层金属（如M8、M9），最多2层。

长度：5-10mm，掩盖整个芯片区域。

功用：传输电源（Vdd）、地线（GND）及大局。时钟。信号。。

资料：选用掺氟硅酸盐玻璃（FSG，k≈3.5）或传统氧化物（SiO₂，k≈3.9）作为绝缘介质，铜（Cu）为导体。

规划优势：高层金属厚度可达1-3μm，电流。承载才能是低层金属的2-3倍，合适大电流传输。

半大局互连（Semi-Global Wires）。

层级规模：中心层金属（如M4-M7），最多4层。

长度：0.5-5mm，衔接不同功用模块（如。CPU。中心与缓存）。

资料：绝缘介质为碳掺杂硅氧化物（CDO，k≈2.8-3.2），铜互连调配氮化钽（TaN）阻挡层。

功用优化：CDO的碳掺杂下降介电常数，削减信号串扰，一起坚持。机械。强度。

中心互连（In。te。rmediate Wires）。

层级规模：低层金属（如M2-M3），最多5层。

长度：<100μm，实现模块内局部连接。

资料：相同运用CDO介质，铜互连需更薄的阻挡层（1-2nm TaN）。

工艺应战：深宽比>5:1的通孔需原子层堆积（ALD）铜籽晶层，防止电镀空泛。

部分互连（M1 & Cont。ac。ts）。

层级规模：最底层金属（M1），直接衔接晶体管源/漏极。

长度：<50μm，纳米级线宽（10-20nm）。

资料：CDO介质，钴（Co）或钌（Ru）逐渐代替铜，削减。电阻。飙升问题。

要害技术：选择性外延填充触摸孔，结合化学机械抛光（CMP）保证平整化。

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