PVD（物理气相淀积）和MCVD（金属化学气相淀积）是半导体芯片制程后端众所周知的金属布线技术。其中，接触、通孔和互连线是布线中的三种主要结构。 本文将讨论基于铝制程的布线技术革新，新的技术引入了PVD铝和CVD钨工艺，铜在130纳米技术节点后将被被作为新的布线材料。

　　布线对材料特性的要求
　　互连线需要由低电阻率的材料来制备，但它们必需很稳定，耐腐蚀，能被刻蚀（或能被CMP抛光）。栓塞除了需要满足和互连线一样的要求，还需要由能够淀积到接触或通孔中的材料来制备。
　　●　 基于如表所示这些这些材料的性质，下面是一些布线的指导方针：
　　●　 互连线通常采用铝。（低电阻率）
　　●　 短互连线可以采用钨。（更少的工艺步骤）
　　●　 栓塞（填充接触和通孔）通常采用钨。
　　●　 CVD相比PVD有更好的沉积阶梯覆盖率，更适合于小和窄的孔。
　　●　 铝回流工艺也可以填充通孔和接触。（铝平坦化）

　　什么是PVD工艺
　　PVD技术通常也被称为“溅射”（如图）。PVD腔主要部分包括：
　　1)　靶（由用于淀积的材料熔炼而成）
　　2) 　底座（在工艺中支撑晶片）
　　3) 　旋转磁铁（帮助撞击等离子体）
　　PVD工艺需要高真空环境来产生等离子体。当大的负直流电压（约500V）加在靶上时，电子被激发并轰击Ar原子形成Ar+离子。Ar+离子被带负电的靶吸引，以很高的速度来撞击靶。对靶的撞击导致金属原子和额外的电子被释放出来。最后被溅射的金属原子淀积到晶片上形成金属薄膜。

　　
　　PVD铝工艺
　　在微米级的技术中，铝被用于填充接触和通孔，称作铝平坦化。该技术可以通过回流和多步淀积来实现。回流方法中，铝在一个常规腔中在低温条件下被淀积到晶片上，接着晶片被转移到铝回流腔并被加热到500℃以提供Al足够的能量来填充到接触和通孔中。多步淀积方法中，首先淀积冷的铝成核层，接着晶片被加热到430~480℃使得热铝填充到洞中。
　　关于铝工艺，存在一些共同的问题，例如电迁移（EM），应力迁移（SM）和因为硅铝固态互溶而产生的铝尖峰。这些问题最终会导致器件失效和产出率下降。但我们找到了一些方法来解决这些问题，例如加强铝的<;111>;晶粒取向来防止EM或SM失效，以及在铝靶中掺入一定量的铜（通常为0.5%）来避免铝尖峰。

　　WCVD技术概述
　　当集成电路的临界尺寸不断减小时，WCVD工艺因其优异的空隙填充能力成为通孔和接触的主要金属化技术。CVD工艺的阶梯覆盖能力先天地超过PVD工艺，垂直接触和通孔可以很容易地被填充且没有空缺。另外，钨的电迁移性质也要优于铝。
　　WCVD是热CVD的一个例子，其淀积发生的激活能是由高温的衬底提供的。反应气体在喷嘴里面混合然后流入WCVD腔内，到达热的晶片时开始发生反应，并在晶片表面形成纯钨薄膜。工艺最后，副产物被抽走。
　　WCVD的整个工艺步骤总结如下：
　　1) SiH4热分解形成单层硅
　　2) 2 Si + WF6 + 2 SiF4
　　3)2WF6 + 3 SiH4 + 3 SiF4+ 6H2
　　4)WF6+ 3 H2 + 6 HF
　　主要反应是H2与WF6的还原反应。当WF6撞击下面的硅或氧化物时，会出现钛氟化物或者硅氟化物（通常为气态）而导致的“火山”现象。所以在钨淀积前在晶片上特别是接触和通孔底部和内侧淀积足够的钛/氮化钛层以防止WF6撞击显得非常重要。氮化钛因为能与钨更好的粘附，所以同时也作为粘接层。在没有氮化钛的情况下，钨很容易脱落。
　　钨薄膜淀积的一个更为重要的参数是“孵化期”,即钨原子在晶片表面成核到形成钨薄膜的时间。H2与WF6的还原反应速率很快，但它的“孵化期”约为180秒，这个时间过长。因此在反应之前，一般先发生SiH4还原WF6的反应，即成核（“孵化期”少于5秒，但淀积速率低）。在钨淀积初始阶段，由于SiH4的热分解，我们也产生了一个单层的硅。这个单层硅既缩短了“孵化期”又可以作为钛/氮化钛的保护层。