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薄膜制造法、堆叠法---薄膜堆叠制造
来源: | 作者:LiLi | 发布时间: 2024-04-09 | 31 次浏览 | 分享到:

此节中,对于形成薄膜的四个主要方法,以图2-6-1的顺序介绍

1.热氧化法

在热氧化法中,将矽放入高温氧化炉,在氧气与蒸气的环境中使矽与氧产生化学反应,长成二氧化矽膜。二氧化矽膜为石英的一种,是极高品质的绝缘膜材质,能够使用热氧化法,是矽这种半导体材料最大的优点。“热氧化”会因流入气体的种类、状态,而有图2-6-2所呈现的各种不同方法。有灌入氧气与氮气的“干式氧化”,在加热纯水中灌入氧气与氮气的“湿式氧化”,灌入纯水水蒸气的“蒸气氧化”,将氧气与氢气在外部燃烧产生的蒸气灌入的“氢燃烧氧化”(气相氧化)等。与只有氧气的状况相比,同时有氢气存在时,氧化速度较为快速。

2.化学气相沉积法

在称为Chamber的化学反应器里放入晶圆,因应欲成膜的种类选择适当的原料气体,并将气体(气态)灌入,利用化学触媒反应使膜质产生堆积。又称作CVD法。触媒反应需要能量,此处使用的能量有各种形式,例如,利用热能的“CVD”、利用电浆的“电浆CVD”等。图2-6-3呈现了电浆式CVD chamber内的构造模型。热CVD又分为,低于大气压力减压状态下成长的“减压CVD”,以及在大气压力下成长的“常压CVD”。

CVD法为半导体制造中最常使用的成膜法。形成的膜种类有:二氧化矽膜(SiO2,)、氮化矽膜(Si3N4)、氮氧化矽膜(SiON)、添加硼与磷不纯物的氧化膜(BPSG)等绝缘膜;以及多晶矽膜(Poly-Si)等半导体膜、矽化钨等矽化物膜(WSi2)、氮化钛(TiN)、钨(W)等导电膜等。

3.物理气相沉积法

相较于CVD法利用化学反应,PVD法(Physical VaporDeposition)利用则的是物理反应。

PVD法亦分为不同种类,但现在最为普遍使用于半导体制造的为“淀镀”法。

溅镀(sputter)指的是“啪嗒啪嗒地敲打”的意思,在溅镀法中,在高度真空环境下,金属或矽化物(高熔点金属与矽的合金)标的物放在圆盘上,以高能量的氢(Ar+)离子施以撞击,被氨离子敲击出来的原子,则附着在晶圆表面形成薄膜。图2-6-4为溅镀的原理图。

溅镀法多使用在导电膜的形成,适用材质包括铝(AI)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、氮化钨(WN)、矽化(WSi2)等。

④电镀法

在半导体前段制程中,导入的“电镀法”属于较新的、较特别的成膜法。这是布线材料从以前使用的铝(AI),变成铜(Cu)时,不可或缺的技术。

铜在一方面非常难用干式蚀刻进行加工,却拥有非常容易电镀的性质。于镶嵌布线的形成时,由于需要成长相对来说较厚的膜,因此铜的电镀法特别用在此目的。

图2-6-5呈现铜电解电镀装置的构造模型。将晶圆浸泡于硫酸铜等电镀液中,将晶圆做为阴极,铜板做为阳极,再通过电流,则铜会析出,附着在晶圆表面上。