低k介質材料
【雙大馬士革銅工藝 硅的介電常數是多少】在雙大馬士革技術中描述，隔開兩層金屬的介質是二氧化硅 。然而，對于高性能電路，這種材料存在一個問題 。金屬電阻（R）和電容（c）的聯合作用就會使集成電路的信號變慢 。這稱為系統的RC常量 。對電容因素的一個主要貢獻是用于隔離金屬層間的材料的介電常數，該層被稱為中間金屬介質(IMD） 。二氧化硅的介電常數是3．9左右 。根據SIA的國際半導體技術路線圖，在2年的時間框架（參見下圖）中，成功的電路要求k值低至1.5-2.0的范圍內 。除了介電特性外，IMD還必須有一些化學和機械的特性 。它們包括熱穩定性（隨后的金屬工藝能帶著原來的膜通過一些高達450℃的熱過程）、好的刻蝕選擇性、無針孔、對耐受芯片應力足夠的適應性和與其他工藝的可匹配性 。
人們已經開發了一些低k介質材料以滿足ULSI電路的需要 。在下圖中列出了這些材料及它們的介電數 。主要分類是氧化硅基材料、有機基的和它們的變種 。基于poIy（alylene）thers（PAE）或hydrido-organic siloxane polymers（HOSP）的有機材料具有可以旋轉涂敷（spin-on）的優勢 。旋轉涂敷工藝提供了優異的均勻性和平坦性，并比CVD工藝成本更低 。
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雙大馬士革銅工藝
從鋁到銅金屬化的轉變不是一個簡單的材料轉換 。銅有其自身的一系列問題和挑戰 。它不容易用濕法和干法技術刻蝕 。銅與硅有大的接觸電阻 。它容易擴散穿透二氧化硅，并進人硅結構 。在那里，它能使器件性能退化和產生結漏電問題 。銅不能很好地黏附在二氧化硅表面，會引起結構問題 。這些挑戰導致一個獨特的和高產能的工藝開發，該工藝專門用于克服銅的問題 。它的特點包括光刻工藝、低k阻擋層/襯墊層工藝的開發、銅電鍍和化學機械拋光工藝 。
在前面，介紹了基本的大馬士革工藝 。大馬士革工藝的概念很簡單 。首先用光刻工藝在介質層表面形成一個溝槽，并在溝槽里淀積所要的金屬 。般情況下，淀積的金屬會溢出溝槽，這就需要CMP工藝來再次使表面平坦化（參見下圖） 。這個工藝可以實現優異的尺寸控制，因為它消除了典型的金屬刻蝕工藝所帶來的差異 。
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實際上，該工藝更復雜一點 。下圖描述了一個典型的連接兩層金屬的雙大馬士革工藝 。它從已經有一層金屬的地方開始 。淀積一層低k介質并用CMP工藝對其平坦化 。用圖形化工藝在介質層中產生一個通孔 。第二步圖形化工藝導致介質降低，并在表面開出更寬的“臺階”（step back）槽 。這個圖形留下開口更寬的頂層盆，它可以允許足夠的寬度為銅條攜帶要求的電路等級c這個順序提供了填充通孔和形成銅金屬導線一步完成的優勢 ?；谶@基本的雙大馬士革工藝有一些變種，每種都是一個窄的通孔和為金屬填充而備的較寬的溝槽開口來結尾 。
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阻擋層／襯墊層
前面已提及銅容易擴散穿過二氧化硅層和如果它進到電路的器件里可能引起電性能問題 。通過在通孔底部和側面淀積一個襯墊層可以解決這個問題（參見下圖） 。使用的典型材料是鈦（Ti）或鉭(Ta)，例如，TiN、Ta、TaN和TaSiN0依據材料，或者使用濺射或者使用CVD淀積來產生阻擋層／襯墊層 。這些通孔深寬比非常大，在整個通孔/溝槽內表面產生均勻的薄膜的工藝是個很大的挑戰 。
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