上海碧環淨（jìng）化工程有限公司 為潔淨而來（lái）

在半（bàn）導體製造過程中（zhōng），金屬化工藝（Metallization）是芯片製造的關鍵環節，主要涉及金（jīn）屬薄膜沉積、光刻、刻蝕等（děng）步驟，用於形成互（hù）連結構。由於該工藝對潔淨度要求極高，無塵車間（Cleanroom）的（de）環境控製至關重要。然（rán）而，在實際生產中，金屬化工藝仍麵臨諸多挑戰，如（rú）汙染、工藝波（bō）動、設備穩定（dìng）性等。本文將深入探討（tǎo）這些痛點與難點，並提出優化建議。 

 

屬化工藝的核心步（bù）驟

金（jīn）屬化工藝主要包括以下幾個關鍵步驟： 

1. 金屬沉積（如PVD、CVD、電鍍等） 

2. 光刻（定義金屬線路圖案） 

3. 刻蝕（去除多餘金屬） 

4. 化學機械拋光（CMP）（平整（zhěng）化處理） 

 

每個步驟都對潔淨度和工藝穩（wěn）定性有嚴格要求，任何微（wēi）小的汙染或偏差都可能導致芯片失效。 

 

無塵車間金屬化工藝的5大痛點與難點 

 

1. 汙染控製難度高

金屬化工藝對顆粒汙（wū）染（rǎn）極為敏感，即使是納米級（jí）的顆粒也可能導致短路或斷路。無塵車間需維持ISO 3-5級潔淨（jìng）度，但（dàn）以下因素仍（réng）可能引入汙染： 

- 設（shè）備內部汙染：沉（chén）積腔體殘留顆（kē）粒 

- 人員操作汙（wū）染：人（rén）體皮（pí）屑、服裝纖維 

- 環境波動：溫濕度變化導致顆粒懸浮 

 

解決方（fāng）案： 

- 采用自動化設備減（jiǎn）少人為幹預 

- 優化（huà）氣流組織（如層流係統） 

- 定（dìng）期設（shè）備維護與腔體清潔（jié） 

 

2. 金屬薄膜均勻性控製（zhì）

在PVD（物理氣相沉積）和CVD（化學氣（qì）相沉積（jī））過程中，金屬薄膜的厚度均勻性直（zhí）接影（yǐng）響芯片性能。若（ruò）沉積不均勻，可能導致電阻不均或信號延遲。 

 

難（nán）點： 

- 基片溫度波（bō）動 

- 靶材消耗不均 

- 氣體流（liú）量控製偏差 

 

優化方案： 

- 采用（yòng）實時監測技術（如光學膜厚（hòu）測量） 

- 優化沉積參數（如（rú）功率、氣壓） 

- 定期校準設備 

 

3. 光刻與刻蝕精（jīng）度挑戰 

金屬化（huà）工藝中的光（guāng）刻和刻（kè）蝕（shí）步驟對精度要求極高（gāo），尤其是（shì）**先（xiān）進製程（如7nm以下），線寬縮小使得工藝（yì）窗口更窄。 

 

主要問題： 

- 光刻膠殘（cán）留（liú）導致短（duǎn）路 

- 刻蝕過（guò）度或不足 

- 側壁粗糙度影響導電性 

 

改進措施： 

- 采用（yòng）多重曝光技術（shù）（如EUV光刻） 

- 優（yōu）化刻蝕氣體配比（如Cl₂/BCl₃混合氣體） 

- 引入原子層刻蝕（ALE）提高精度 

 

4. CMP工（gōng）藝的缺陷（xiàn）控（kòng）製 

化（huà）學機械拋光（CMP）用於平（píng）整化金屬層，但可能（néng）引入劃痕、凹陷或（huò）金屬殘留。 

 

常見問題（tí）： 

- 拋光墊磨損導致不均勻 

- 研磨液汙染 

- 金屬腐蝕（如（rú）銅氧化） 

 

優化方向： 

- 選擇高性（xìng）能拋光液

- 實時監控拋光壓力與轉速 

- 采用後清洗工藝去除殘留 

 

5. 設（shè）備維護與成本壓力 

金屬化工藝依賴高精（jīng）度設備（如PVD、刻蝕機），維護成本高（gāo），且停機時間直接影響（xiǎng）產能。 

 

挑戰： 

- 設備（bèi）老化導致工（gōng）藝漂移 

- 備（bèi）件更換成本高 

- 工程師培訓周期長 

 

應對策略： 

- 實施預（yù）測性維護（PdM）** 

- 采用模塊化設計便於（yú）快速更換 

- 加強人員技能培訓 

 

       芯片（piàn）製造金屬化工（gōng）藝在無塵車間中（zhōng）麵臨諸多挑戰，包括汙染控製、薄膜均勻性、光刻精度、CMP缺陷及設備維護（hù）等問題。通過優化工藝（yì）參數、引入先進監測（cè）技術、加強環境控製，可顯著提升良率與生產（chǎn）效率。未（wèi）來，隨著人（rén）工智能（AI）和智能製造的引入，金屬化工（gōng）藝的（de）穩定性和可靠性將進一步（bù）提升，推動半導體行業向更（gèng）高製程邁進。