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金屬Cr詳解

發布時間：2023-12-31
在半導體制造領域中，金屬鉻（Cr）的作用不可或缺。從光刻過程中的掩膜制造到薄膜沉積技術，鉻的應用貫穿了芯片的整個制造流程。Cr有哪些應用？有哪些優秀的性質呢？

金屬Cr的性質？

鉻（Cr）是一種在元素周期表中位于第六副族的過渡金屬。

裕恒頭標.jpg

物理性質
  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：大約為1907°C。
  4. 沸點：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. 電導性：銀（Ag）>銅（Cu）>鋁（Al）>鎢（W）>鉻（Cr）>鎳（Ni）
  7. 磁性：在室溫下，無磁性。

化學性質
鉻對氧化的抵抗性非常強，能夠在表面形成一層穩定的氧化鉻（Cr2O3），這層薄膜可以防止進一步的腐蝕。

金屬Cr在半導體中的應用
掩膜版
在光刻過程中，鉻被用作掩膜版的關鍵材料。鉻在紫外光下表現出高光學密度，可以有效阻擋光線。在石英基板上通過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，在光刻膠上做出預期的圖形，之后進行Cr的刻蝕，最后去除光刻膠，即可得到掩膜版。
在多層半導體結構中，不同材料層之間可能會發生原子擴散，特別是在高溫加工過程中。鉻作為擴散阻擋層，通常很薄，足以阻擋金屬原子的擴散，防止金屬離子污染硅基底或改變介電層的導電性。
導電層
鉻由于其良好的導電性和穩定性，當在高溫或需要黏附性較好的場景，通常可以選擇鍍Cr。
如何測量Cr薄膜的厚度？
橢圓儀是一種非接觸、非破壞性的測量技術，用于測量薄膜的厚度和光學性質的機臺。一般常用來測量介質厚度或折射率，但是由于Cr的厚度較薄，一般在幾十納米左右，因此可以測量非常薄的Cr薄膜。
XRF技術的基本原理是通過射線激發樣品中的原子，這些原子在返回基態時會發出特定能量的X射線熒光，這些熒光可以用來識別和定量樣品中的元素。XRF是一種非接觸、非破壞性的測量方法，適用于在線監控。
AFM不僅可以用來測量粗糙度，也可以用來測量高度差，一般情況下用來測粗糙度的場景更多。


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