一、薄膜沉積（鍍膜）工藝

• 物理氣相沉積（PVD）：
  這是半導(dǎo)體金屬化（如鋁、銅布線）的核心工藝，其中磁控濺射應(yīng)用最廣。原理是：在真空腔體中，氬氣被電離為氬離子（Ar?），高速轟擊靶材（如鋁靶、銅靶），使靶材原子脫離并沉積到硅片表面形成薄膜。
  • 氬氣的作用：作為電離源，其惰性可避免靶材或硅片被氧化、氮化；同時(shí)，氬離子的動(dòng)能和密度直接影響薄膜的均勻性、致密度和附著力（如芯片互連層的鋁膜需無針孔、低電阻，氬氣純度不足會(huì)導(dǎo)致薄膜摻雜雜質(zhì)，影響導(dǎo)電性）。
• 化學(xué)氣相沉積（CVD）：
  在部分 CVD 工藝中（如金屬有機(jī)化合物 CVD，MOCVD），氬氣作為載氣，將反應(yīng)氣體（如金屬有機(jī)源）均勻輸送到反應(yīng)腔，同時(shí)稀釋氣體濃度以控制反應(yīng)速率，避免局部反應(yīng)過于劇烈導(dǎo)致薄膜缺陷（如介質(zhì)層 SiO?、Si?N?的沉積需均勻覆蓋硅片表面，氬氣的穩(wěn)定流動(dòng)是關(guān)鍵）。

二、離子注入工藝

• 靶材表面清潔：注入前，通過氬離子轟擊硅片表面，去除自然氧化層（SiO?）和污染物（如有機(jī)殘留），確保摻雜離子能準(zhǔn)確進(jìn)入硅晶格（若表面有氧化層，離子可能被阻擋或散射，導(dǎo)致?lián)诫s濃度不均）。
• 離子源維持：在部分離子源系統(tǒng)中，氬氣作為 “支持氣體”，穩(wěn)定等離子體環(huán)境，確保摻雜離子（如 B?、P?）能被高效電離和引出，提高注入精度（半導(dǎo)體對(duì)摻雜濃度的要求極高，誤差需控制在 ±1% 以內(nèi)，氬氣的穩(wěn)定性至關(guān)重要）。

三、刻蝕工藝

• 物理刻蝕（濺射刻蝕）：
  對(duì)于高精度圖形（如納米級(jí)線條、接觸孔），常采用 “物理 + 化學(xué)” 混合刻蝕，其中氬氣提供物理刻蝕動(dòng)力：氬離子在電場(chǎng)加速下轟擊硅片表面，通過動(dòng)量轉(zhuǎn)移剝離材料（類似 “噴砂”），配合化學(xué)刻蝕（如氟基氣體刻蝕硅），可實(shí)現(xiàn) anisotropic（各向異性）刻蝕（即垂直方向刻蝕速率遠(yuǎn)大于橫向，保證圖形邊緣陡峭）。
  • 典型應(yīng)用：刻蝕硅片上的 SiO?介質(zhì)層以形成接觸孔，氬氣的離子能量需精確控制，避免過度刻蝕損傷下方硅襯底。
• 等離子體清潔：
  刻蝕后，腔體內(nèi)部可能殘留光刻膠或反應(yīng)產(chǎn)物，需用氬氣等離子體進(jìn)行 “干洗”，通過氬離子轟擊去除殘留，防止污染下一批硅片（半導(dǎo)體制造對(duì)潔凈度要求極高，微小顆粒或雜質(zhì)可能導(dǎo)致芯片失效）。

四、晶圓清洗與干燥

• 惰性環(huán)境保護(hù)：清洗后的硅片表面易氧化，用高純度氬氣吹掃表面，可快速帶走水分，同時(shí)隔絕空氣，防止硅片在干燥過程中形成新的氧化層（尤其對(duì)于光刻后的硅片，氧化會(huì)破壞光刻膠圖案）。
• 低溫干燥輔助：部分精密清洗中，液氬氣化后的低溫氬氣可冷卻硅片，配合真空環(huán)境加速水分蒸發(fā)，避免高溫干燥對(duì)硅片的損傷。

五、離子束光刻與檢測(cè)

• 離子束光刻：作為離子源氣體，氬離子束可直接對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光，形成納米級(jí)精細(xì)圖案（分辨率高于傳統(tǒng)光學(xué)光刻），適用于研發(fā)階段的超大規(guī)模集成電路（VLSI）制造。
• 表面檢測(cè)：在掃描電子顯微鏡（SEM）或俄歇電子能譜（AES）對(duì)硅片表面分析時(shí)，氬氣可用于清潔樣品表面（去除吸附的氣體分子），確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性（如分析薄膜成分或缺陷時(shí)，表面雜質(zhì)會(huì)干擾信號(hào)）。

核心要求：超高純度

• 硅片表面氧化，形成絕緣層，影響導(dǎo)電性；
• 薄膜中引入雜質(zhì)原子，改變其電學(xué) / 光學(xué)特性；
• 反應(yīng)腔內(nèi)部污染，縮短設(shè)備維護(hù)周期。

總結(jié)