在半导体晶圆的生产过程中存在着许多严谨、繁琐的工艺步骤，这些步骤之间环环相扣、谨小慎微。每一个步骤都决定着工艺结束后投入使用后的效果，因此需要十分注意。其中，沉积工艺起着关键性的作用。它决定了晶圆表面材料的结构与性能，通过精度控制薄膜的厚度、均匀性和成分，沉积工艺为后续的光刻、蚀刻、掺杂等步骤提供了基础。

沉积工艺的定义与重要性

在半导体制造中，沉积是将材料以原子或分子水平均匀地沉积在晶圆表面，形成厚度小于1µm的薄膜。这种薄膜可以是金属、绝缘体或半导体材料，用于构建芯片的多层结构。由于晶圆的厚度极薄，无法通过机械加工实现，因此必须依赖高精度的沉积技术。

沉积工艺的重要性在于它为芯片的电气性能提供了基础。例如，金属层用于导电，绝缘层用于隔离，而半导体层则用于控制电流。通过精准控制每层的厚度和成分，生产商可以构建出具有复杂功能的芯片。因此为了生产出复杂功能的芯片，专业测厚的检测设备就显得尤为重要。此外，沉积工艺还直接影响芯片的良率和性能，因此在晶圆制造中占据核心地位。

沉积工艺工作原理

沉积工艺的分类

接下来，小创为您介绍的则是沉积工艺的类别。因为根据实现方式的不同，沉积工艺的类别也会有所不同，一般大致分为两类：即物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）。

· 物理气相沉积

顾名思义，物理气相沉积就是一种通过物理方法将材料沉积在晶圆表面的技术。常见的PVD方法包括溅射沉积和蒸发沉积。在溅射沉积中，靶材将高能离子轰击，使其原子或分子蒸发并沉积在晶圆表面。这种方法适用于沉积金属薄膜，具有良好的均匀性和高纯度。PVD的优点在于其沉积过程不涉及化学反应，因此可以避免引入杂质，特别适用于对纯度要求较高的应用。

· 化学气相沉积

CVD是一种通过化学反应将气体前驱体转化为固体薄膜的技术。在CVD过程中，气体混合物在高温下发生反应，生成所需的薄膜并沉积在晶圆表面。CVD适用于沉积多种材料，包括金属、绝缘体和半导体材料。例如，化学气相沉积常用于沉积氮化硅和氧化硅等绝缘层。CVD的优势在于其沉积速率快、台阶覆盖率高，适用于复杂结构的晶圆。

两种沉积工艺对比

沉积工艺的关键参数

沉积工艺的成功不仅取决于所采用的技术，还取决于多个关键参数的控制。

· 压力

沉积过程中，气体压力对薄膜的均匀性和质量有着重要影响。在PVD中，低压环境有助于减少溅射粒子的碰撞，从而提高薄膜的均匀性。而在CVD中，高压环境可以促进气体分子的反应，提高沉积速率。

· 温度

温度也是影响沉积速率和薄膜质量的重要因素。在CVD中，高温环境有助于气体分子的活化，从而提高沉积速率。而在PVD中，温度控制可以影响靶材的蒸发效率和薄膜的均匀性。

· 气体成分

气体成分决定了沉积材料的种类和性能。例如在CVD中，使用不同的气体前驱体可以沉积不同的材料。比如使用三甲基硅和氨可以沉积出氮化硅。在PVD中，气体成分通常用于调节溅射离子的能量和方向，从而影响薄膜的均匀性和附着力。

· 沉积速率

沉积工艺是指单位时间内沉积的薄膜厚度。沉积速率的控制对于芯片的制造周期和成本至关重要。在CVD中，沉积速率可以通过调节气体流量和温度来控制。而在PVD中，沉积速率可以通过调节溅射功率和气体压力来控制。沉积速率算得上是这些参数中最难控制的因素，因为它需要在单位时间内实现薄膜厚度的沉积，该精度光靠机械化的沉积工艺很难做到，因此需要专门测量薄膜厚度的检测设备来进行辅助性沉积生产。

沉积工艺的应用领域

· 金属层沉积

金属层沉积用于构建芯片的导电路径。常见的金属材料包括铜、铝和钛。在现代芯片制造中，铜因其低电阻和良好的导电性而被广泛使用。沉积铜层通常采用CVD或PVD技术。

· 绝缘层沉积

绝缘层沉积用于隔离不同的导电层，防止电流泄漏。常见的绝缘材料包括氮化硅、氧化硅和碳化硅。在CVD中，氮化硅和氧化硅是常见的绝缘材料，而碳化硅则因其高硬度和耐磨性而被用于高功率器件。

· 半导体层沉积

半导体层沉积用于控制电流的流动。常见的半导体材料包括硅、砷化镓和碳化硅。在CVD中，硅化物和氮化物是常见的半导体材料，而碳化硅则因其高热导性和高击穿电压而被用于高功率器件。

· 多层结构沉积

多层结构沉积用于构建复杂的芯片结构。例如，在CMOS工艺中，沉积多层金属和绝缘层可以形成复杂的电路。在CVD中，多层沉积可以通过交替沉积不同的材料来实现。

光谱共焦位移传感器在沉积工艺中的应用

在半导体制造中，沉积工艺的精度和一致性是相当重要的。为了确保沉积质量，光谱共焦位移传感器被广泛应用于晶圆的在线测量和质量控制。光谱共焦位移传感器通过测量晶圆的厚度、翘曲等参数，帮助生产商剔除不良产品，提高整体良率。

· 厚度测量

光谱共焦位移传感器可以测量晶圆的厚度，确保其在沉积过程中保持一致。在晶圆加工中，如果厚度不均匀，可能会导致芯片性能下降或良率降低。通过该设备的在线测量功能，生产商就能及时调整工艺参数，确保晶圆的厚度符合要求。

· 翘曲测量

翘曲是指晶圆在加工过程中由于热应力或机械应力而产生的变形。翘曲会影响晶圆的对准性和良率。光谱共焦位移传感器可以测量晶圆的翘曲程度，从而实现优化加工工艺，减少翘曲的发生。

· 在线测量与反馈控制

光谱共焦位移传感器不仅可以测量晶圆的物理参数，还可以与制造系统集成，实现在线测量和反馈控制。通过实时检测晶圆的参数，生产商可以及时调整工艺参数，提高生产效率和良率。

光谱共焦位移传感器 TS-C系列

全场景适应性：突破材质限制，支持高透明玻璃、高反光表面、低反射率材质及粗糙曲面的稳定测量，解决传统传感器因信号干扰导致的测量失准问题。

极致精度与速度重复精度：0.02μm（纳米级重复性，确保数据一致性）线性精度：±0.02% of F.S.（全量程高精度线性输出）测量速度：最高32kHz（满足高速生产线实时检测需求）

多元数据接口支持：485、模拟量、外部电平触发、USB、以太网等多种传输方式，无缝对接生产控制系统。

从单层沉积到多层结构，沉积技术的演进不仅推动了芯片性能的提升，也为新型半导体材料的应用提供了可能。为此，创视智能生产了光谱共焦位移传感器，希望通过该设备最大程度的帮助生产商更有效地完成沉积工艺。创视智能以引领行业的技术、高品质的产品服务，不断为客户提供成熟有效的解决方案，同时推动半导体行业不断发展。