在半导体制造领域中,金属铬(Cr)的作用不可或缺。从光刻过程中的掩膜制造到薄膜沉积技术,铬的应用贯穿了芯片的整个制造流程。Cr有哪些应用?有哪些优秀的性质呢?
金属Cr的性质
铬(Cr)是一种在元素周期表中位于第六副族的过渡金属。
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物理性质
外观:铬是一种有光泽、银白色的金属。
密度:约为7.19g/cm3。
熔点:大约为1907°C。
沸点:约为2671°C。
硬度:铬是一种非常硬的金属。铬(Cr)>钛(Ti)>镍(Ni)>铜(Cu)
电导性:银(Ag)>铜(Cu)>铝(Al)>钨(W)>铬(Cr)>镍(Ni)
磁性:在室温下,无磁性。
化学性质
铬对氧化的抵抗性非常强,能够在表面形成一层稳定的氧化铬(Cr2O3),这层薄膜可以防止进一步的腐蚀。
金属Cr在半导体中的应用
掩膜版
在光刻过程中,铬被用作掩膜版的关键材料。铬在紫外光下表现出高光学密度,可以有效阻挡光线。在石英基板上通过PVD等方法均匀地沉积一层薄的铬,在其上涂覆一层光刻胶,再使用电子束光刻,显影,在光刻胶上做出预期的图形,之后进行Cr的刻蚀,最后去除光刻胶,即可得到掩膜版。
扩散阻挡层
在多层半导体结构中,不同材料层之间可能会发生原子扩散,特别是在高温加工过程中。铬作为扩散阻挡层,通常很薄,足以阻挡金属原子的扩散,防止金属离子污染硅基底或改变介电层的导电性。
导电层
铬由于其良好的导电性和稳定性,当在高温或需要黏附性较好的场景,通常可以选择镀Cr。
如何测量Cr薄膜的厚度?
椭偏仪
椭圆仪是一种非接触、非破坏性的测量技术,用于测量薄膜的厚度和光学性质的机台。一般常用来测量介质厚度或折射率,但是由于Cr的厚度较薄,一般在几十纳米左右,因此可以测量非常薄的Cr薄膜。
X射线荧光光谱(XRF)
XRF技术的基本原理是通过射线激发样品中的原子,这些原子在返回基态时会发出特定能量的X射线荧光,这些荧光可以用来识别和定量样品中的元素。XRF是一种非接触、非破坏性的测量方法,适用于在线监控。
AFM
AFM不仅可以用来测量粗糙度,也可以用来测量高度差,一般情况下用来测粗糙度的场景更多。
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原文标题:金属Cr详解
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