半导体工艺(七)-金属互连工艺
来源：三星电子 整理：元朔资本
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。
