陸芯劃片機(jī)：晶圓加工第五篇—如何在晶圓表面形成薄膜？

薄膜沉積

為了創(chuàng)建芯片內(nèi)部的微型器件，我們需要不斷地沉積一層層的薄膜并通過(guò)刻蝕去除掉其中多余的部分，另外還要添加一些材料將不同的器件分離開(kāi)來(lái)。每個(gè)晶體管或存儲(chǔ)單元就是通過(guò)上述過(guò)程一步步構(gòu)建起來(lái)的。我們這里所說(shuō)的“薄膜”是指厚度小于1微米（μm，百萬(wàn)分之一米）、無(wú)法通過(guò)普通機(jī)械加工方法制造出來(lái)的“膜”。將包含所需分子或原子單元的薄膜放到晶圓上的過(guò)程就是“沉積”。

要形成多層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，我們需要先制造器件疊層，即在晶圓表面交替堆疊多層薄金屬（導(dǎo)電）膜和介電（絕緣）膜，之后再通過(guò)重復(fù)刻蝕工藝去除多余部分并形成三維結(jié)構(gòu)。可用于沉積過(guò)程的技術(shù)包括化學(xué)氣相沉積 (CVD)、原子層沉積 (ALD) 和物理氣相沉積 (PVD)，采用這些技術(shù)的方法又可以分為干法和濕法沉積兩種。

1、化學(xué)氣相沉積

在化學(xué)氣相沉積中，前驅(qū)氣體會(huì)在反應(yīng)腔發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并生成附著在晶圓表面的薄膜以及被抽出腔室的副產(chǎn)物。

等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積則需要借助等離子體產(chǎn)生反應(yīng)氣體。這種方法降低了反應(yīng)溫度，因此非常適合對(duì)溫度敏感的結(jié)構(gòu)。使用等離子體還可以減少沉積次數(shù)，往往可以帶來(lái)更高質(zhì)量的薄膜。

2、原子層沉積

原子層沉積通過(guò)每次只沉積幾個(gè)原子層從而形成薄膜。該方法的關(guān)鍵在于循環(huán)按一定順序進(jìn)行的獨(dú)立步驟并保持良好的控制。在晶圓表面涂覆前驅(qū)體是第一步，之后引入不同的氣體與前驅(qū)體反應(yīng)即可在晶圓表面形成所需的物質(zhì)。

3、物理氣相沉積

顧名思義，物理氣相沉積是指通過(guò)物理手段形成薄膜。濺射就是一種物理氣相沉積方法，其原理是通過(guò)氬等離子體的轟擊讓靶材的原子濺射出來(lái)并沉積在晶圓表面形成薄膜。

在某些情況下，可以通過(guò)紫外線熱處理 (UVTP) 等技術(shù)對(duì)沉積膜進(jìn)行處理并改善其性能。