物理气相沉积及溅射工艺（PVD and Sputtering）

物理气相沉积（Physical Vapor Deposition， PVD)工艺是指采用物理方法，如真空蒸发、溅射 （Sputtering）镀膜、离子体镀膜和分子束外延等，在圆片表面形成薄膜。在超大规模集成电路产业中，使用最广泛的 PVD 技术是溅射镀膜，主要应用于集成电路的电极和金属互连。溅射镀膜是在高度真空条件下，稀有气体（如氩气 Ar）在外加电场作用下电离成离子（如 Ar），并在高电压环境下轰击材料靶源，撞击出靶材的原子或分子，经过无碰撞飞行过程抵达圆片表面形成薄膜。氩气（Ar）的化学性质稳定，其离子不会与靶材和薄膜产生化学反应。随着集成电路芯片进入0. 13um 铜互连时代，铜的阻挡材料层采用了氮化钛（TiN）或氮化钽（TaN）薄膜，产业技术的需求推动了对化学反应溅射技术的研发，即在溅射腔里，除了氩气，还有反应气体N2，这样从靶材Ti 或 Ta 轰击出来的Ti 或Ta 与氮气反应，生成所需的 TiN 或TaN 薄。

常用的溅射方式有 3种，即直流溅射、射频溅射和磁控溅射。由于集成电路的集成度不断提高，多层金属布线的层数越来越多，PVD工艺的应用也更为广泛。PVD 材料包括 AI-Si、AI-Cu、 Al-Si-Cu、Ti、Ta、Co、TiN、TaN、Ni、WSi2等。 PVD和溅射工艺通常是在一个高度密闭的反应腔室里完成的，其真空度达到 1X10(-7)~9×10(-9)Torr ，可保证反应过程中气体的纯度；同时，还需要外接一个高电压，使稀有气体离子化以产生足够高的电压表击靼材。评价物理气相沉积和溅射工艺的主要参数有尘埃数量，以及形成薄膜的电阻值、均匀性、反射率、厚度和应力等。

审核编辑 ：李倩