物理氣相沉積及濺射工藝（PVD and Sputtering）

物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition， PVD)工藝是指采用物理方法，如真空蒸發(fā)、濺射 （Sputtering）鍍膜、離子體鍍膜和分子束外延等，在圓片表面形成薄膜。在超大規(guī)模集成電路產(chǎn)業(yè)中，使用最廣泛的 PVD 技術(shù)是濺射鍍膜，主要應(yīng)用于集成電路的電極和金屬互連。濺射鍍膜是在高度真空條件下，稀有氣體（如氬氣 Ar）在外加電場(chǎng)作用下電離成離子（如 Ar），并在高電壓環(huán)境下轟擊材料靶源，撞擊出靶材的原子或分子，經(jīng)過(guò)無(wú)碰撞飛行過(guò)程抵達(dá)圓片表面形成薄膜。氬氣（Ar）的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，其離子不會(huì)與靶材和薄膜產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。隨著集成電路芯片進(jìn)入0. 13um 銅互連時(shí)代，銅的阻擋材料層采用了氮化鈦（TiN）或氮化鉭（TaN）薄膜，產(chǎn)業(yè)技術(shù)的需求推動(dòng)了對(duì)化學(xué)反應(yīng)濺射技術(shù)的研發(fā)，即在濺射腔里，除了氬氣，還有反應(yīng)氣體N2，這樣從靶材Ti 或 Ta 轟擊出來(lái)的Ti 或Ta 與氮?dú)夥磻?yīng)，生成所需的 TiN 或TaN 薄。

常用的濺射方式有 3種，即直流濺射、射頻濺射和磁控濺射。由于集成電路的集成度不斷提高，多層金屬布線的層數(shù)越來(lái)越多，PVD工藝的應(yīng)用也更為廣泛。PVD 材料包括 AI-Si、AI-Cu、 Al-Si-Cu、Ti、Ta、Co、TiN、TaN、Ni、WSi2等。 PVD和濺射工藝通常是在一個(gè)高度密閉的反應(yīng)腔室里完成的，其真空度達(dá)到 1X10(-7)~9×10(-9)Torr ，可保證反應(yīng)過(guò)程中氣體的純度；同時(shí)，還需要外接一個(gè)高電壓，使稀有氣體離子化以產(chǎn)生足夠高的電壓表?yè)赭安?。評(píng)價(jià)物理氣相沉積和濺射工藝的主要參數(shù)有塵埃數(shù)量，以及形成薄膜的電阻值、均勻性、反射率、厚度和應(yīng)力等。

審核編輯 ：李倩