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金属薄膜表面氧化对半导体工艺的影响及应对策略
——从机理分析到工程实践
1. 引言
在半导体制造中，金属薄膜（如Al、Cu、Ti、W等）的沉积与图形化是互连工艺的核心环节。然而，金属表面极易与环境中的氧气/水汽反应生成氧化层（如Al₂O₃、CuO、TiO₂），其厚度可能从数埃至数十纳米不等。这种氧化行为会显著改变薄膜的物理化学性质，进而影响刻蚀、键合、沉积等后续工艺的可靠性与良率。
2. 表面氧化的形成机理
金属氧化层的生长遵循以下规律：
热力学驱动：金属与氧的吉布斯自由能差决定氧化反应的自发性（如Al氧化ΔG2nm时，电镀填充空洞（Void）率增加30%。
解决方案：预清洗（H₂等离子体还原）或使用自组装单分子层（SAM）保护。
3.3 键合工艺（Bonding）
问题：氧化物增加界面接触电阻（如Cu-Cu键合中，Cu₂O使电阻升高1~2个数量级）。
解决方案：原位氢等离子体处理或低温固态扩散退火（
[本文先搜小芯网络搜集，仅供参考] |
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