该报告聚焦半导体互连技术演进,深入分析铜互连延伸方案与后铜时代替代技术,核心内容如下:
铜互连延伸方面,铜作为传统互连材料面临三大核心挑战:特征尺寸缩小导致的填充缺陷、线电阻升高及电迁移(EM)性能退化。行业通过 CVD 钴 / 钌衬垫优化填充、铜回流工艺增大晶粒尺寸、先进低 k 材料缩减阻挡层厚度等方案,缓解性能瓶颈,目前仍广泛应用于 3nm 及以下节点,但在 1nm 级节点将逼近物理极限。
后铜替代金属技术方面,钌(Ru)、铑(Rh)、钴(Co)等为核心候选材料,其中钌因低电阻率、高熔点及良好兼容性成为主流方向。替代技术面临大马士革集成中的线扭曲问题,可通过高模量 TiN 模板、图案化工艺优化解决;减法集成方案因能提升导体体积占比、便于集成气隙,成为行业趋势,IBM、台积电等已演示 16-18nm 节距钌互连,实现低电阻与优异 EM 性能。
关键技术突破包括钌顶部通孔(TopVia)结构,通过自对准工艺消除层间界面,结合气隙集成使电容降低 23%;多金属层钌互连已实现 18nm 节距量产兼容,电迁移寿命优于铜互连,且热稳定性更强。
行业展望方面,短期铜互连仍通过工艺优化支撑先进节点,长期钌基互连将逐步替代铜,成为 1nm 及以下节点核心方案。未来技术将向异构集成、气隙普及、低维导体材料探索方向发展,以满足高性能计算与 AI 芯片对低阻、低容、高可靠互连的需求。




















