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金屬Cr詳解

發(fā)布時(shí)間:2023-12-31
在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中,金屬鉻(Cr)的作用不可或缺。從光刻過(guò)程中的掩膜制造到薄膜沉積技術(shù),鉻的應(yīng)用貫穿了芯片的整個(gè)制造流程。Cr有哪些應(yīng)用?有哪些優(yōu)秀的性質(zhì)呢?

金屬Cr的性質(zhì)?

鉻(Cr)是一種在元素周期表中位于第六副族的過(guò)渡金屬。

裕恒頭標(biāo).jpg

物理性質(zhì)
  1. 外觀:鉻是一種有光澤、銀白色的金屬。
  2. 密度:約為7.19g/cm3。
  3. 熔點(diǎn):大約為1907°C。
  4. 沸點(diǎn):約為2671°C。
  5. 硬度:鉻是一種非常硬的金屬。鉻(Cr)>鈦(Ti)>鎳(Ni)>銅(Cu)
  6. 電導(dǎo)性:銀(Ag)>銅(Cu)>鋁(Al)>鎢(W)>鉻(Cr)>鎳(Ni)
  7. 磁性:在室溫下,無(wú)磁性。

化學(xué)性質(zhì)
鉻對(duì)氧化的抵抗性非常強(qiáng),能夠在表面形成一層穩(wěn)定的氧化鉻(Cr2O3),這層薄膜可以防止進(jìn)一步的腐蝕。

金屬Cr在半導(dǎo)體中的應(yīng)用

掩膜版
在光刻過(guò)程中,鉻被用作掩膜版的關(guān)鍵材料。鉻在紫外光下表現(xiàn)出高光學(xué)密度,可以有效阻擋光線。在石英基板上通過(guò)PVD等方法均勻地沉積一層薄的鉻,在其上涂覆一層光刻膠,再使用電子束光刻,顯影,在光刻膠上做出預(yù)期的圖形,之后進(jìn)行Cr的刻蝕,最后去除光刻膠,即可得到掩膜版。
在多層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中,不同材料層之間可能會(huì)發(fā)生原子擴(kuò)散,特別是在高溫加工過(guò)程中。鉻作為擴(kuò)散阻擋層,通常很薄,足以阻擋金屬原子的擴(kuò)散,防止金屬離子污染硅基底或改變介電層的導(dǎo)電性。
導(dǎo)電層
鉻由于其良好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性,當(dāng)在高溫或需要黏附性較好的場(chǎng)景,通常可以選擇鍍Cr。
如何測(cè)量Cr薄膜的厚度?
橢圓儀是一種非接觸、非破壞性的測(cè)量技術(shù),用于測(cè)量薄膜的厚度和光學(xué)性質(zhì)的機(jī)臺(tái)。一般常用來(lái)測(cè)量介質(zhì)厚度或折射率,但是由于Cr的厚度較薄,一般在幾十納米左右,因此可以測(cè)量非常薄的Cr薄膜。
XRF技術(shù)的基本原理是通過(guò)射線激發(fā)樣品中的原子,這些原子在返回基態(tài)時(shí)會(huì)發(fā)出特定能量的X射線熒光,這些熒光可以用來(lái)識(shí)別和定量樣品中的元素。XRF是一種非接觸、非破壞性的測(cè)量方法,適用于在線監(jiān)控。
AFM不僅可以用來(lái)測(cè)量粗糙度,也可以用來(lái)測(cè)量高度差,一般情況下用來(lái)測(cè)粗糙度的場(chǎng)景更多。


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