薄膜制造法、堆叠法—薄膜堆叠制造流程

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。

审核编辑：刘清