金属Cr详解

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。