薄膜制造法、堆疊法—薄膜堆疊制造流程

此節中，對于形成薄膜的四個主要方法，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，在氧氣與蒸氣的環境中使矽與氧產生化學反應，長成二氧化矽膜。二氧化矽膜為石英的一種，是極高品質的絕緣膜材質，能夠使用熱氧化法，是矽這種半導體材料最大的優點?！盁嵫趸睍蛄魅霘怏w的種類、狀態，而有圖2-6-2所呈現的各種不同方法。有灌入氧氣與氮氣的“干式氧化”，在加熱純水中灌入氧氣與氮氣的“濕式氧化”，灌入純水水蒸氣的“蒸氣氧化”，將氧氣與氫氣在外部燃燒產生的蒸氣灌入的“氫燃燒氧化”（氣相氧化）等。與只有氧氣的狀況相比，同時有氫氣存在時，氧化速度較為快速。

2.化學氣相沉積法

在稱為Chamber的化學反應器里放入晶圓，因應欲成膜的種類選擇適當的原料氣體，并將氣體（氣態）灌入，利用化學觸媒反應使膜質產生堆積。又稱作CVD法。觸媒反應需要能量，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呈現了電漿式CVD chamber內的構造模型。熱CVD又分為，低于大氣壓力減壓狀態下成長的“減壓CVD”，以及在大氣壓力下成長的“常壓CVD”。

CVD法為半導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）等半導體膜、矽化鎢等矽化物膜（WSi2）、氮化鈦（TiN）、鎢（W）等導電膜等。

3.物理氣相沉積法

相較于CVD法利用化學反應，PVD法（Physical VaporDeposition）利用則的是物理反應。

PVD法亦分為不同種類，但現在最為普遍使用于半導體制造的為“淀鍍”法。

濺鍍（sputter）指的是“啪嗒啪嗒地敲打”的意思，在濺鍍法中，在高度真空環境下，金屬或矽化物（高熔點金屬與矽的合金）標的物放在圓盤上，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。

濺鍍法多使用在導電膜的形成，適用材質包括鋁（AI）、鈦（Ti）、氮化鈦（TiN）、氮化鉭（TaN）、氮化鎢（WN）、矽化（WSi2）等。

④電鍍法

在半導體前段制程中，導入的“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，不可或缺的技術。

銅在一方面非常難用干式蝕刻進行加工，卻擁有非常容易電鍍的性質。于鑲嵌布線的形成時，由于需要成長相對來說較厚的膜，因此銅的電鍍法特別用在此目的。

圖2-6-5呈現銅電解電鍍裝置的構造模型。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，則銅會析出，附著在晶圓表面上。

審核編輯：劉清