半導(dǎo)體工藝之金屬互連工藝

半導(dǎo)體同時(shí)具有“導(dǎo)體”的特性，因此允許電流通過(guò)，而絕緣體則不允許電流通過(guò)。離子注入工藝將雜質(zhì)添加到純硅中，使其具有導(dǎo)電性能。我們可以根據(jù)實(shí)際需要使半導(dǎo)體導(dǎo)電或絕緣。 重復(fù)光刻、刻蝕和離子注入步驟會(huì)在晶圓上創(chuàng)建無(wú)數(shù)半導(dǎo)體電路。必須從外部施加電信號(hào)，才能使這些電路正常工作。金屬互連沿半導(dǎo)體電路設(shè)計(jì)圖形鋪設(shè)，以便電信號(hào)通過(guò)電路傳輸。

金屬互連：鋪設(shè)電氣高速路

金屬互連工藝是為了利用金屬的導(dǎo)電特性。在此步驟中，根據(jù)半導(dǎo)體的電路設(shè)計(jì)圖形沉積金屬線。但并非所有金屬都可以用于金屬互連。為了提高半導(dǎo)體芯片的質(zhì)量，金屬必須滿足以下條件：

沉積時(shí)，易于在晶圓上形成薄膜并具有較強(qiáng)的附著力。

低阻抗以減少損耗。

高化學(xué)和熱穩(wěn)定性以保證穩(wěn)定的電氣特性。

易于形成電路圖形，適用于刻蝕等工藝。

即使在極小尺寸下仍具有高可靠性。

成本低廉以滿足大規(guī)模量產(chǎn)需求。

滿足上述條件的金屬包括鋁(AI)、鈦(Ti)和鎢(W)。那么金屬互連是如何形成的呢？

鋁是在半導(dǎo)體芯片金屬互連工藝?yán)镒畛Ｒ?jiàn)的材料，因?yàn)殇X可以很好地粘附在氧化層(二氧化硅)上，易于加工。 但是，鋁(Al)和硅(Si)在相遇時(shí)往往會(huì)發(fā)生混合。這意味著在硅晶圓上鋪設(shè)鋁線時(shí)，接合面可能會(huì)被破壞。為了防止這種情況發(fā)生，沉積了另一種金屬作為鋁和晶圓之間的屏障。這種金屬稱為阻擋金屬(Barrier metal)。通過(guò)形成雙層薄膜，可以防止接合面被破壞。 金屬線的鋪設(shè)使用沉積工藝進(jìn)行。將金屬放置在真空室中并在低壓下煮沸或電擊，從而將金屬變成氣體。將晶圓放置在真空室中，從而在晶圓上形成一層薄金屬膜。 通過(guò)不斷的研究和開(kāi)發(fā)，半導(dǎo)體工藝越來(lái)越完善。例如，在金屬互連工藝中正在向化學(xué)氣相沉積(CVD)過(guò)渡，以在較小的區(qū)域上形成更均勻的薄膜。 我們已經(jīng)研究了晶圓制造以及設(shè)計(jì)和創(chuàng)建半導(dǎo)體芯片過(guò)程中的電路圖形所涉及的工藝。接下來(lái)，我們將研究生產(chǎn)完美半導(dǎo)體產(chǎn)品之旅的最后步驟：測(cè)試和封裝。

審核編輯：湯梓紅