此節(jié)中,對(duì)于形成薄膜的四個(gè)主要方法,以圖2-6-1的順序介紹
1.熱氧化法
在熱氧化法中,將矽放入高溫氧化爐,在氧氣與蒸氣的環(huán)境中使矽與氧產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),長(zhǎng)成二氧化矽膜。二氧化矽膜為石英的一種,是極高品質(zhì)的絕緣膜材質(zhì),能夠使用熱氧化法,是矽這種半導(dǎo)體材料最大的優(yōu)點(diǎn)?!盁嵫趸睍?huì)因流入氣體的種類、狀態(tài),而有圖2-6-2所呈現(xiàn)的各種不同方法。有灌入氧氣與氮?dú)獾摹案墒窖趸保诩訜峒兯泄嗳胙鯕馀c氮?dú)獾摹皾袷窖趸?,灌入純水水蒸氣的“蒸氣氧化”,將氧氣與氫氣在外部燃燒產(chǎn)生的蒸氣灌入的“氫燃燒氧化”(氣相氧化)等。與只有氧氣的狀況相比,同時(shí)有氫氣存在時(shí),氧化速度較為快速。
2.化學(xué)氣相沉積法
在稱為Chamber的化學(xué)反應(yīng)器里放入晶圓,因應(yīng)欲成膜的種類選擇適當(dāng)?shù)脑蠚怏w,并將氣體(氣態(tài))灌入,利用化學(xué)觸媒反應(yīng)使膜質(zhì)產(chǎn)生堆積。又稱作CVD法。觸媒反應(yīng)需要能量,此處使用的能量有各種形式,例如,利用熱能的“CVD”、利用電漿的“電漿CVD”等。圖2-6-3呈現(xiàn)了電漿式CVD chamber內(nèi)的構(gòu)造模型。熱CVD又分為,低于大氣壓力減壓狀態(tài)下成長(zhǎng)的“減壓CVD”,以及在大氣壓力下成長(zhǎng)的“常壓CVD”。
CVD法為半導(dǎo)體制造中最常使用的成膜法。形成的膜種類有:二氧化矽膜(SiO2,)、氮化矽膜(Si3N4)、氮氧化矽膜(SiON)、添加硼與磷不純物的氧化膜(BPSG)等絕緣膜;以及多晶矽膜(Poly-Si)等半導(dǎo)體膜、矽化鎢等矽化物膜(WSi2)、氮化鈦(TiN)、鎢(W)等導(dǎo)電膜等。
3.物理氣相沉積法
相較于CVD法利用化學(xué)反應(yīng),PVD法(Physical VaporDeposition)利用則的是物理反應(yīng)。
PVD法亦分為不同種類,但現(xiàn)在最為普遍使用于半導(dǎo)體制造的為“淀鍍”法。
濺鍍(sputter)指的是“啪嗒啪嗒地敲打”的意思,在濺鍍法中,在高度真空環(huán)境下,金屬或矽化物(高熔點(diǎn)金屬與矽的合金)標(biāo)的物放在圓盤上,以高能量的氫(Ar+)離子施以撞擊,被氨離子敲擊出來的原子,則附著在晶圓表面形成薄膜。圖2-6-4為濺鍍的原理圖。
濺鍍法多使用在導(dǎo)電膜的形成,適用材質(zhì)包括鋁(AI)、鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、氮化鎢(WN)、矽化(WSi2)等。
④電鍍法
在半導(dǎo)體前段制程中,導(dǎo)入的“電鍍法”屬于較新的、較特別的成膜法。這是布線材料從以前使用的鋁(AI),變成銅(Cu)時(shí),不可或缺的技術(shù)。
銅在一方面非常難用干式蝕刻進(jìn)行加工,卻擁有非常容易電鍍的性質(zhì)。于鑲嵌布線的形成時(shí),由于需要成長(zhǎng)相對(duì)來說較厚的膜,因此銅的電鍍法特別用在此目的。
圖2-6-5呈現(xiàn)銅電解電鍍裝置的構(gòu)造模型。將晶圓浸泡于硫酸銅等電鍍液中,將晶圓做為陰極,銅板做為陽極,再通過電流,則銅會(huì)析出,附著在晶圓表面上。
審核編輯:劉清
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原文標(biāo)題:薄膜制造法、堆疊法---薄膜堆疊制造
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