半导体工艺之金属互连工艺

半导体同时具有“导体”的特性，因此允许电流通过，而绝缘体则不允许电流通过。离子注入工艺将杂质添加到纯硅中，使其具有导电性能。我们可以根据实际需要使半导体导电或绝缘。 重复光刻、刻蚀和离子注入步骤会在晶圆上创建无数半导体电路。必须从外部施加电信号，才能使这些电路正常工作。金属互连沿半导体电路设计图形铺设，以便电信号通过电路传输。

金属互连：铺设电气高速路

金属互连工艺是为了利用金属的导电特性。在此步骤中，根据半导体的电路设计图形沉积金属线。但并非所有金属都可以用于金属互连。为了提高半导体芯片的质量，金属必须满足以下条件：

沉积时，易于在晶圆上形成薄膜并具有较强的附着力。

低阻抗以减少损耗。

高化学和热稳定性以保证稳定的电气特性。

易于形成电路图形，适用于刻蚀等工艺。

即使在极小尺寸下仍具有高可靠性。

成本低廉以满足大规模量产需求。

满足上述条件的金属包括铝(AI)、钛(Ti)和钨(W)。那么金属互连是如何形成的呢？

铝是在半导体芯片金属互连工艺里最常见的材料，因为铝可以很好地粘附在氧化层(二氧化硅)上，易于加工。 但是，铝(Al)和硅(Si)在相遇时往往会发生混合。这意味着在硅晶圆上铺设铝线时，接合面可能会被破坏。为了防止这种情况发生，沉积了另一种金属作为铝和晶圆之间的屏障。这种金属称为阻挡金属(Barrier metal)。通过形成双层薄膜，可以防止接合面被破坏。 金属线的铺设使用沉积工艺进行。将金属放置在真空室中并在低压下煮沸或电击，从而将金属变成气体。将晶圆放置在真空室中，从而在晶圆上形成一层薄金属膜。 通过不断的研究和开发，半导体工艺越来越完善。例如，在金属互连工艺中正在向化学气相沉积(CVD)过渡，以在较小的区域上形成更均匀的薄膜。 我们已经研究了晶圆制造以及设计和创建半导体芯片过程中的电路图形所涉及的工艺。接下来，我们将研究生产完美半导体产品之旅的最后步骤：测试和封装。

审核编辑：汤梓红