Ｍ代表金属Ｍo,Ｔa,Ti。铝附着亦可使用有机金属，如三异丁烷铝:
2｛(CH3)2CHＣH2}3Al→２Ａl+３H２+副产物
集成电路金属处理量最大的是铝及其合金，因为两者具备低电阻系数（Aｌ为２．7μΩ-cm，合金为３.5μΩ-cm)，符合低电阻的要求。硅化物如ＴｉSi2及TaＳｉ2,,其低电阻系数(≦50μΩ-cｍ),且在整个集成电路程序中不失原有性质,表列出不同硅化物的电阻系数。
表1.1 硅化物电阻系数(３0０°K)
硅化物 来源 烧结温度(。c) 900 ９00 ９0０ I0０0 9０0 900 ４0０ 6０0~800 1０00 1０00 9０0 900 I００0 900 电阻系数(μΩ-cm) 18-２０ 25 45~５０ 1０0 5０ 5０~60 30~50 28~3５ ３５~4５ 50～５5 13～16 25 70 35~40 ＣoSil2 硅聚合体金属附着 共溅射合金 HfSｉ2 硅聚合体金属附着 MoSｉ2 共溅射合金 NiSi2 硅聚合体金属附着 共浅射合金 Ｐｄ2Sｉ 硅聚合体金属附着 ＰtＳｉ 硅聚合体金属附着 TaSi２ 硅聚合体金属附着 共溅射合金 TiSｉ2 硅聚合体金屏附着 共溅射合金 Wsi２ 共溅射合金 ZrSi2 硅聚合体金属附着 扩散与离子植入
扩散及离子植入是用来控制半导体中杂质量的关键程序。扩散方法是使用植入杂质或杂质的氧化物作气相附着，将杂质原子植入半导体晶圆的表面附近区域。杂质浓度由表面成单调递减，杂质的分布固形取决于温度及扩散时间。离子植入程序中，杂质是以高能呈离子束植入半导体中。植入杂质的浓度在半导体内存在一高峰,杂质的分布图形取决于离子的质量与植入能量。离子植入程序的优点在于杂质量的精确控制，杂质分布的再重整，以及低温下操作。扩散与离子植入之比较如图1.３所示。
杂质的扩散基本上是将半导体晶圆置于熔炉中，然后以带杂质原子的惰性气体通过。于硅扩散作用中,最常使用的杂质为硼、砷及磷，这三种元素在硅中的溶解度相当高。杂质的来源包含数种，有固体来源(BN,AS2Ｏ3及Ｐ2O3),液体来源(ＢBr3、AsCｌ3及POCl３),气体来源（B2Ｈ6、AｓH３、及PH３）。通常,以上物质由惰性气体(如N，)输送至半导体表面而发生还原反应。固体来源的化学反应式如下反应时会往硅表面形成氧化层。
2Aｓ２O3＋3Si→4Ａs+3SｉO2
离子植入是将高能量之带电粒子射入硅基晶中。半导体中离子植入的实际应用改变了基晶层的电子性质。植入杂质浓度在10～10离子/cm。杂质浓度的表示法是半导体单位表面积1cm所植入的离子数目。
２
２
1１
1６
图１．３ 使用扩散与离子植入技术将杂质植入半导体基晶中的比较 印刻与蚀刻
印刻是在覆盖半导体芯片表面的光敏感材料薄层(称为光阻)印上几何铸型。不同的光阻铸型不止一次的印刻在晶层上,以形成元件图样。再经蚀刻程序获得各不同区,以便进行植入、扩散等前几节所叙述的步骤。表1.２所列为IC印刻方法及对应使用之光阻成分。
表1.2 IC印刻方法及对应使用之光阻成分
电子束印刻 正光ＰMＭA(聚甲基丙烯酸甲脂)，PBＳ(聚丁稀讽)。 阻 负光CＯＰ（缩水甘油丙烯酸甲脂与乙基丙稀酸酯共相聚合物) 阻 光学(uv）印负光硒化铐和银覆盖层 刻 阻 X光印刻 负光DＣOＰA(W烯(二氡丙基)酸及缩水廿油甲基丙烯酸酯一土二基丙烯酸酯) 阻 离子束光阻 正光PMMA 阻 光阻化合物对辐射具敏感性,可区分为正光阻及负光阻。正光阻经过光照后，曝光区可以化学物质（去光阻剂或显影液）溶解除去；负光阻正好相反。正光阻的组成有三：对光敏感化合物、树脂及有机溶剂。负光阻是含光敏感组成的高分子。表1.3列出了商业上常用的ＩC印刻种类及其光阻型式。
表1．3 IC印刻种类及其光阻型式
印刻 光学 种类 Kodａk 7４7 AZ-13５0J PＲ１02 电子束 CＯP GｅSe PＢS ＰMMＡ 正 正 X光 COＰ ＤCOPＡ PBS ＰMMA 正 正 负 负 １75 mJ／ｃm2 10 ｍJ/cm２ 9５ ｍJ/cm2 ｌ０00mJ／cm２ 负 负 0．３μC/cm2 8０μC/cm2 1μC/cm２ 5０μC/cｍ２ 型式 负 正 正 敏感度 ９ ｍＪ/cｍ２ ９0ｍＪ／cm２ 1４0mJ/cm2 晶圆上光阻后，经曝光处理，再由显影液将曝光区的正光阻溶解、洗净、凉干,再经蚀刻去除曝光区的绝缘层,而未曝光区的光阻则不受蚀刻影向,最后除去剩余光阻，可用溶液(如H2SO4+H２O2槽)或电浆氧化,经
此道程序，可制成设计所需之绝缘层铸型影像。而绝缘层之铸型影像,乃作为下个制程的遮避保护层，如离子植入未被绝缘层保护的半导体基质区域，整个集成电路的电路系统制程,通常须重覆地在晶圆表面作多次以上的印刻与蚀刻程序。
湿法化学蚀刻乃利用液体化学物质与基质表面的特定材料反应溶出，此程序广泛的应用于半导体制程中。最常使用的侵蚀液为硝酸(HＮO３)及氢氟酸(ＨF)的水溶液或是醋酸(CＨ3COＯＨ)溶液。
SiO2+6HF→Ｈ2ＳｉＦ６+H2Ｏ
Si+HNO3+6HＦ→H2SiＦ6+ＨＮO2＋H２O+H２
镓砷半导体之蚀刻液以H2SO4-H２O2－H２O为主。另外,绝缘层与金属层之蚀刻，使用的是能溶解这些物质及其盐类或错化物的化学品。硅与镓砷常见之蚀刻液列于表１.4,表1．5列出了常用作绝缘层及金属层蚀刻的侵蚀液。
半导体制程及原理
