Kupferbasierte Chips sind integrierte Stromkreise von Halbleiter, gewöhnlich Mikroprozessoren, die Kupfer für Verbindungen verwenden. Da Kupfer ein besserer Leiter ist als Aluminium, können Chips mit dieser Technologie kleinere Metallbestandteile haben, und weniger Energie verwenden, Elektrizität durch sie zu passieren. Zusammen führen diese Effekten zu Verarbeitern der höheren Leistung.

Der Übergang von Aluminium bis Kupfer hat bedeutende Entwicklungen in Herstellungstechniken einschließlich radikal verschiedener Methoden verlangt, für das Metall sowie die Einführung von Barriere-Metallschichten zu gestalten, um das Silikon davon zu isolieren, Kupferatome potenziell zu beschädigen.

Das Mustern

Wegen des Mangels an flüchtigen Kupferzusammensetzungen konnte Kupfer nicht durch die vorherigen Techniken dessen gestaltet werden photowiderstehen Maskierung und Plasma, das ätzt, der erfolgreich mit Aluminium verwendet worden war. Die Unfähigkeit zu Plasma ätzt Kupfer hat nach einem drastischen Umdenken des Metallmustern-Prozesses verlangt, und das Ergebnis dieses Umdenkens war ein Prozess gekennzeichnet als ein zusätzliches Mustern oder ein "Damaszener-" oder "Doppeldamaszener"-Prozess.

In diesem Prozess wird die zu Grunde liegende Silikonoxydisolieren-Schicht mit offenen Gräben gestaltet, wo der Leiter sein sollte. Ein dicker Überzug von Kupfer, das bedeutsam die Gräben überfüllt, wird auf dem Isolator und chemisch-mechanischem planarization abgelegt (CMP; auch genannt das chemisch-mechanische Polieren) wird verwendet, um das Kupfer zum Niveau der Spitze der Isolieren-Schicht zu entfernen. Innerhalb der Gräben der Isolieren-Schicht versunkenes Kupfer wird nicht entfernt und wird der gemusterte Leiter. Damaszenerprozesse bilden allgemein und füllen eine einzelne Eigenschaft mit Kupfer pro Damaszenerbühne. Doppeldamaszenerprozesse bilden allgemein und füllen zwei Eigenschaften mit Kupfer sofort, z.B, ein Graben, der über den Mai beide liegt, mit einer einzelnen Kupferabsetzung mit dem Doppel-Damaszener Muster gefüllt werden.

Mit aufeinander folgenden Schichten des Isolators und Kupfer eine Mehrschicht (5-10 Metallschichten oder mehr) wird Verbindungsstruktur geschaffen. Ohne die Fähigkeit von CMP, den Kupferüberzug auf eine planare und gleichförmige Mode, und ohne die Fähigkeit des CMP-Prozesses zu entfernen, repeatably an der Kupferisolator-Schnittstelle aufzuhören, würde diese Technologie nicht realisierbar sein.

Barriere-Metall

Eine Barriere-Metallschicht muss alle Kupferverbindungen völlig umgeben, da die Verbreitung von Kupfer in Umgebungsmaterialien ihre Eigenschaften erniedrigen würde. Zum Beispiel bildet Silikon Fallen des tiefen Niveaus, wenn lackiert, mit Kupfer. Da der Name einbezieht, muss ein Barriere-Metall Kupfer diffusivity genug beschränken, um den Kupferleiter vom Silikon unten noch chemisch zu isolieren, hohes elektrisches Leitvermögen zu haben, um einen guten elektronischen Kontakt aufrechtzuerhalten.

Die Dicke des Barriere-Films ist auch ziemlich wichtig; mit einer zu dünnen Schicht vergiften die Kupferkontakte die wirklichen Geräte, zu denen sie in Verbindung stehen; mit einer zu dicken Schicht hat der Stapel von zwei Barriere-Metallfilmen und einem Kupferleiter einen größeren Gesamtwiderstand als Aluminiumverbindungen, jeden Vorteil beseitigend.

Die Verbesserung im Leitvermögen im Gehen von früherem Aluminium bis Kupfer hat Leiter gestützt war bescheiden, und so nicht gut, um durch einen einfachen Vergleich des Hauptteil-Leitvermögens von Aluminium und Kupfer erwartet zu werden. Die Hinzufügung von Barriere-Metallen auf allen vier Seiten des Kupferleiters reduziert bedeutsam die Querschnittsfläche des Leiters, der aus dem reinen, niedrigen Widerstand, Kupfer zusammengesetzt wird. Aluminium, während es ein dünnes Barriere-Metall verlangt hat, niedrigen ohmic Widerstand zu fördern, als es einen Kontakt direkt zu Silikon- oder Aluminiumschichten hergestellt hat, hat nicht verlangt, dass Barriere-Metalle auf den Seiten der Metalllinien Aluminium von den Umgebungssilikonoxydisolatoren isoliert haben.

Electromigration

Der Widerstand gegen electromigration, den Prozess, durch den ein Metallleiter Gestalt unter dem Einfluss eines elektrischen Stroms ändert, der dadurch fließt, und der schließlich zum Brechen des Leiters führt, ist mit Kupfer bedeutsam besser als mit Aluminium. Diese Verbesserung im electromigration Widerstand erlaubt höheren Strömen, durch einen gegebenen Größe-Kupferleiter im Vergleich zu Aluminium zu fließen. Die Kombination einer bescheidenen Zunahme im Leitvermögen zusammen mit dieser Verbesserung im electromigration Widerstand sollte sich hoch attraktiv erweisen. Die gesamten Vorteile sind auf diese Leistungsverbesserungen zurückzuführen gewesen waren schließlich genug, um umfassende Investition in kupferbasierten Technologien und Herstellungsmethoden für hohe Leistungshalbleiter-Geräte zu steuern, und kupferbasierte Prozesse setzen fort, der Stand der Technik für die Halbleiter-Industrie heute zu sein.