隨著個(gè)人電腦和通信設(shè)備的普及，特別是手機(jī)等移動(dòng)通信需求的快速增長，本世紀(jì)硅（矽）半導(dǎo)體集成電路投入大規(guī)模批量生產(chǎn)，產(chǎn)能的提高和良品率（合格率）的提高成為企業(yè)持續(xù)獲利的源泉。隨著芯片集成度越來越高，盡管特征尺寸不斷縮小，每個(gè)芯片的尺寸還是在增大。小直徑的晶圓（硅片）容納的芯片（die）數(shù)量少，且處于晶圓（硅片）邊緣的芯片數(shù)量相對(duì)較多，邊緣部分不良品較多，因此小直徑晶圓良品率會(huì)低。增大晶圓直徑，晶圓中間部位擁有相對(duì)更大的面積，可以獲得更高的良品率。為提高生產(chǎn)效率降低單位成本,近幾年來新建foundry(芯片廠）多為12吋晶圓生產(chǎn)線。（下圖每個(gè)晶圓包括若干芯片，每個(gè)芯片包括組成電路系統(tǒng)功能的若干模塊，每個(gè)模塊都是由最基本的cmos器件互相連接組成的各種電路）。

本文目的是科普集成電路芯片制造工藝（制程）知識(shí)，也可供第六代IGBT和汽車電子器件制造（工藝）技術(shù)人員參考。

l 現(xiàn)代芯片生產(chǎn)線采用計(jì)算機(jī)集成制造(CIM),自動(dòng)化機(jī)械手、將單機(jī)自動(dòng)化聯(lián)機(jī)成生產(chǎn)線/工廠自動(dòng)化（包括不同工序之間自動(dòng)傳送）、自動(dòng)化生產(chǎn)過程控制、先進(jìn)完善的統(tǒng)計(jì)（SPC）工藝控制、先進(jìn)的測(cè)量儀器、及時(shí)庫存系統(tǒng)MRP/ERP等。從收到客戶訂單開始啟動(dòng)CIM就進(jìn)入到生產(chǎn)操作，根據(jù)訂單技術(shù)文件啟動(dòng)CAD設(shè)計(jì)版圖（多數(shù)由Fabless設(shè)計(jì)公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)），根據(jù)客戶設(shè)計(jì)文件調(diào)整工藝參數(shù)，并核對(duì)庫存對(duì)原材料補(bǔ)充采購。及時(shí)安排生產(chǎn)計(jì)劃（計(jì)算機(jī)輔助工藝計(jì)劃）、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、進(jìn)行生產(chǎn)管理和質(zhì)量管理。通過計(jì)算機(jī)輔助制造CAM系統(tǒng)將工藝程序下載到工藝設(shè)備，生產(chǎn)開始后CAM做出必要的優(yōu)先權(quán)以保證按時(shí)出貨。

l 工藝仿真對(duì)CMOS制造進(jìn)行模擬，對(duì)摻雜分布、應(yīng)力分布及幾何圖形等進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，工藝仿真和器件仿真是工藝技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)T-CAD的核心。

l 現(xiàn)代IC芯片制造工藝流程簡(jiǎn)述：

流程圖

B

l  

一.芯片制造簡(jiǎn)介：

1.簡(jiǎn)單的芯片基本單元平面與剖面

以下芯片制造過程描述均用剖面圖表示。本文主要介紹芯片代工廠foundry制造過程FEOL和BEOL.（設(shè)計(jì)公司Fabless根據(jù)市場(chǎng)需求設(shè)計(jì)芯片，交foundry例如臺(tái)積電代工制造，封測(cè)廠進(jìn)行封裝測(cè)試后交回Fabless銷售。設(shè)計(jì)公司對(duì)該芯片擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)。而IDM集成設(shè)備生產(chǎn)商例如Intel，具有設(shè)計(jì)，全部生產(chǎn)線包括FEOL、BEOL、封裝測(cè)試芯片的生產(chǎn)能力及銷售集成電路能力，并擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)。）

2..集成電路芯片必須在潔凈車間內(nèi)制造

  如圖A所示，塵埃落在晶圓的電路中，會(huì)造成短路、斷路引線變細(xì)、介質(zhì)層缺陷等問題導(dǎo)致芯片失效。現(xiàn)在量產(chǎn)芯片最小線寬7nm.正在向3nm進(jìn)軍，這時(shí)如果直徑大于2nm的顆粒落到芯片關(guān)鍵部位，也會(huì)對(duì)芯片產(chǎn)生威脅（顆粒直徑不能大于最小線寬的一半）。芯片車間存在微塵顆粒必然造成芯片良品率低下甚至做不出產(chǎn)品來。為此芯片制造必須在凈化環(huán)境中進(jìn)行。而塵粒是關(guān)乎光刻成功關(guān)鍵的因素，塵埃落到芯片的關(guān)鍵部位會(huì)造成致命的缺陷使芯片報(bào)廢。所以芯片生產(chǎn)線必須要進(jìn)行空氣凈化，用高（超高）效過濾系統(tǒng)通過HEPA和ULPA將空氣過濾。并在關(guān)鍵位置（晶圓進(jìn)出設(shè)備的窗口）建立微環(huán)境，進(jìn)一步以更高級(jí)的局部凈化避免顆粒沾污晶圓，并采用局部凈化微環(huán)境下的晶圓隔離技術(shù)（WIT）。凈化室和微環(huán)境必須可靠地達(dá)到要求。例如凈化車間大面積要求1級(jí)（0.1μm）且有消除靜電措施。微環(huán)境要控制0.01μm 0.01級(jí)（甚至凈化水平更高）。每一道工序開始都是在微環(huán)境下從密閉真空片匣中取出晶圓,由機(jī)械手送進(jìn)設(shè)備，每一道工序結(jié)束都將晶圓由機(jī)械手從設(shè)備中取出,在微環(huán)境下裝入密閉真空片匣）。這樣才能使塵埃落到芯片關(guān)鍵部位的概率減少。局部微環(huán)境下的晶圓隔離技術(shù)（WIT）保證了晶圓片匣從一臺(tái)設(shè)備出來再進(jìn)入另一臺(tái)設(shè)備之間不會(huì)產(chǎn)生污染。生產(chǎn)線環(huán)境控制具有良好的重復(fù)性。（注：以每立方英尺空氣中所含顆粒直徑/顆粒數(shù)定義凈化級(jí)別。0.1μm/1級(jí)，含0.5μm的顆粒不能多于1個(gè)，0.1μm顆粒不多于35個(gè)。詳見美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209E）.

3.，晶圓必須進(jìn)行徹底的清洗

3.1晶圓加工的每一個(gè)步驟之前都要進(jìn)行干法或濕法清洗，據(jù)統(tǒng)計(jì)在芯片制造全過程中20%以上的步驟是硅片的清洗（包括干法與濕法清洗）。

超大規(guī)模集成電路制造于硅單晶片（晶圓）上，硅對(duì)雜質(zhì)是非常敏感的，硅中摻入千分之一的雜質(zhì)，其電阻率會(huì)降低一半。顆粒會(huì)使電路圖形遭到破壞，有機(jī)物在高溫時(shí)炭化為顆?；蚋g硅/二氧化硅。金屬離子（鈉離子等）則導(dǎo)致mos器件失效，自然氧化層不純潔導(dǎo)致沾污及接觸電阻變大甚至開路。故硅片在進(jìn)行各工藝之前必須是潔凈的，表面的沾污必須被清洗掉而不會(huì)損害芯片表面（干法清洗和濕法清洗含超聲波清洗。去除吸附在硅片上的顆粒、有機(jī)物、金屬和自然氧化層等都是在凈化間進(jìn)行的。漂洗、烘干潔凈度更高，之后進(jìn)入潔凈微環(huán)境片匣。清洗干凈的硅片必須保證在進(jìn)入下一道工序之前不受污染。而清洗所用的高純水設(shè)備對(duì)防靜電、顆粒（過濾）、細(xì)菌、有機(jī)物、溶解氧、溶解礦物質(zhì)、二氧化碳等含量必須達(dá)標(biāo)。在硅片加工的部位（管線終點(diǎn)），各種化學(xué)品及氣體（含特種氣體）顆粒、水汽含量、金屬離子和純度必須達(dá)標(biāo)。這也是清洗成功的必要因素。（濕法清洗包括硫酸/雙氧水/去離子水加熱125℃煮、氫氧化銨/雙氧水/去離子水75℃清洗，鹽酸/雙氧水/去離子水75℃清洗，熱磷酸清洗，緩沖氫氟酸和稀氫氟酸漂洗等最后用大量去離子水沖洗干凈，甩/烘干）。

注：本文為了簡(jiǎn)練，后面只說清洗，實(shí)際包括上述有關(guān)步驟。

3.2上述的水、化學(xué)品輸送系統(tǒng)、清洗腐蝕設(shè)備、空氣凈化設(shè)備必須高質(zhì)量、高可靠、平均失效時(shí)間較長、維修方便且可以升級(jí)。所有設(shè)備安裝、保養(yǎng)、維修要在凈化間（設(shè)備夾層）進(jìn)行，腔體、管道內(nèi)部必須達(dá)到無塵、無泄露、無死角、無散氣、凈化，運(yùn)輸過程必須密封，無污染。各工序開始與結(jié)束時(shí)晶圓由機(jī)械手從微環(huán)境真空密閉片匣中取出/送入工藝設(shè)備，加工過程中晶圓的暫存也要將晶圓密閉真空片匣在存微環(huán)境中。細(xì)節(jié)決定成敗。

4.光刻就是在晶圓上建立電路圖形，形成集成電路的元器件和電路互聯(lián)圖案，一層層的制造都要經(jīng)過光刻確定加工位置。

4.1據(jù)統(tǒng)計(jì)晶圓加工全過程時(shí)間的60%以上的步驟是在光刻（黃光微影及刻蝕）區(qū)域中。光刻成本占芯片制造總成本的1/3。光刻是通過光刻版（光罩又稱掩膜）和光刻膠（光阻）將形成電路的圖案（電路結(jié)構(gòu)）復(fù)制到硅晶圓上，然后去掉晶圓表面特定區(qū)域（例如對(duì)介質(zhì)膜腐蝕區(qū)域，確定雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域、對(duì)淀積金屬刻蝕形成連接電路）的過程。

4.2光刻的思路起源于印刷技術(shù)中的照相制版在平面上加工成微圖形。光刻步驟如下：

4.3潔凈的硅片（晶圓）經(jīng)過脫水烘干、氣相（六甲基二硅胺烷HMDS）蒸汽成底膜以便增加光刻膠與晶圓的粘附性、涂光刻膠（光阻）、前烘（軟烤，90℃ 30分鐘）、逐片送入步進(jìn)縮小曝光機(jī)將圖形對(duì)準(zhǔn)（套準(zhǔn)）和 曝光、后烘（PEB減少曝光時(shí)駐波影響使圖案銳利化100℃ 10分鐘）、使用化學(xué)放大型光刻膠的產(chǎn)酸反應(yīng)加速進(jìn)行顯影、檢查特征尺寸等，（如有缺陷可去膠返工）。堅(jiān)膜（140℃ 30分鐘）后再檢查、蝕刻（這時(shí)已經(jīng)將光刻版（光罩）即掩膜上的圖形復(fù)印在晶圓上了）、然后氧等離子去膠、清洗干燥后裝入片匣。而離子注入前用厚光刻膠掩蔽時(shí)，為避免膠流動(dòng)和側(cè)壁角度變壞，光刻工序不做堅(jiān)膜。也沒有蝕刻步驟。（后面不再詳述）。曝光過程在光刻機(jī)進(jìn)行，步進(jìn)縮小曝光的光刻機(jī)中ArF準(zhǔn)分子激光（鐳射）193nm（157nmF2準(zhǔn)分子激光）光源，光源與晶圓浸沒在液體中，且4倍縮小投影曝光，在光刻版裝有掃描器scanner使得曝光面積較大且減少因鏡片像差造成的影響。光刻版CAD精心設(shè)計(jì)，通過變形(環(huán)孔）照明法，光刻版相位偏移法（PSM）、掩膜OPC光學(xué)臨近補(bǔ)償，多面貼附和pellicle（掩膜版薄膜）、可變NA透鏡以及防反射涂層，雙掩膜版工藝，改進(jìn)刻蝕工藝等措施提高了光刻的分辨率、后烘BEP減少駐波影響使圖案邊緣銳利化。

注：本文后面僅說光刻，實(shí)際包括上述有關(guān)工序步驟。

、芯片制程（工藝與工序）

1）淺槽隔離工藝（STI）

集成電路芯片是數(shù)以億計(jì)MOS晶體管緊密的集成在一個(gè)硅襯底（晶圓）上，硅襯底電阻率僅幾十歐姆-厘米。為確保不同的器件相互之間的電學(xué)隔離（相互絕緣）。采用刻蝕淺槽填充厚二氧化硅淀積層形成隔離區(qū)。如圖2/3/4/5.（眾所周知，PCB電路板上的各種元器件除了引線（含外殼）與電路連接之外，其他地方互相沒有電連接關(guān)系，即互相隔離）。

制造加工過程：

1.1晶圓腐蝕清洗以去除各種沾污，漂洗去除天然氧化層。干燥后送入微環(huán)境真空片匣。

1.2機(jī)器手從片匣取出晶圓送到氧化爐生長襯墊二氧化硅厚度約15nm（目的是為減少應(yīng)力，還可以在后面工序去掉氮化硅過程中保護(hù)有源區(qū)免受化學(xué)污染），熱氧化生長的二氧化硅質(zhì)量高穩(wěn)定性好，膨脹系數(shù)與硅相似，介電強(qiáng)度高。氧化后的晶圓進(jìn)入片匣。

1.3片匣送到低壓化學(xué)氣相淀積爐LPCVD淀積氮化硅。而氮化硅化學(xué)穩(wěn)定性更高，氮化硅膜結(jié)構(gòu)致密、硬度大、疏水性好、針孔密度更低，氣體和水汽難以進(jìn)入，介電強(qiáng)度高以至于更薄的氮化硅膜具有更高的擊穿電壓。在后面的淺槽隔離STI厚二氧化硅淀積過程中保護(hù)有源區(qū)。且在后面化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)過程中作為阻擋層。

1.4由于氮化硅的膨脹系數(shù)與硅不同而容易龜裂，為了減小界面應(yīng)力，需要在氮化硅與硅之間夾一薄層二氧化硅作為襯墊使得應(yīng)力得到補(bǔ)償如圖1所示。氮化硅厚度約30~40nm

1.5  片匣送到光刻區(qū)，利用第一次光刻版進(jìn)行光刻，保護(hù)不需要刻蝕的區(qū)域（對(duì)涂膠前烘的硅片曝光、PEB、顯影、檢測(cè)對(duì)準(zhǔn)曝光精度，檢查缺陷（DI）特征尺寸及目檢表面狀態(tài)，之后堅(jiān)膜。光刻工序后面不再詳述）。

1.6光刻后的片匣送到高密度等離子刻蝕（HDPCVD）機(jī)，機(jī)械手將硅片送入真空反應(yīng)腔，射頻能量將通入氟基或氯/溴基的氣體。分子、原子電離成等離子體，對(duì)沒有光刻膠保護(hù)的區(qū)域依次與氮化硅/二氧化硅/硅進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)及物理刻蝕將，將沒有光刻膠保護(hù)的區(qū)域腐蝕形成溝槽。溝槽的側(cè)壁傾斜與圓滑的底面有助于提高填充質(zhì)量和隔離結(jié)構(gòu)的電學(xué)特性。如圖3a所示。去膠清洗后檢查槽深（臺(tái)階）高度、特征尺寸、表面缺陷等。

1.7  制作溝槽側(cè)壁襯墊二氧化硅：晶圓經(jīng)過清洗、漂洗、烘干送入片匣，送到氧化爐在溝槽側(cè)壁上形成厚度約的15nm熱氧化層。（未被刻蝕處由于氮化硅存在，阻止進(jìn)一步氧化）圖4a所示。熱氧化層比CVD淀積的二氧化硅層致密。

1.8  片匣送到CVD設(shè)備機(jī)械手將硅片送到工藝腔淀積厚二氧化硅層，HDPCVD把PECVD和偏壓濺射相結(jié)合達(dá)到對(duì)窄間隙良好的填充及覆蓋，避免在溝槽中留下縫隙和空洞。圖4所示。

1.9 平坦化，由于特征尺寸不斷減小，光刻線條越來越細(xì)，要保證在平面上極高的分辨率，光刻焦深靈敏度提高了。在凸凹不平的面上，有的地方分辨率會(huì)很低，導(dǎo)致光刻曝光邊緣不清晰，腐蝕后圖形變形，芯片的性能質(zhì)量和可靠性受到威脅。因此光刻之前晶圓必須平坦。化學(xué)機(jī)械拋光CMP能夠在化學(xué)反應(yīng)和機(jī)械力作用下將晶圓精確均勻的把硅片拋光到所需要的厚度和平坦度。（氧化物拋光所用的磨料與鎢拋光、銅拋光所用的磨料不同。被拋光材料不同，磨料也不同）。CMP重要的一點(diǎn)是終點(diǎn)檢測(cè)，即研磨到預(yù)期材料厚度時(shí)的檢測(cè)。本工序當(dāng)研磨到氮化硅層時(shí)，由于氮化硅密度、硬度比二氧化硅強(qiáng)度大，成為研磨拋光的阻擋層，阻止了過度研磨拋光。

同時(shí)CMP也帶來了對(duì)硅片的污染，包括磨料顆粒、被拋光材料殘?jiān)⒛チ蠋淼幕瘜W(xué)沾污。還有CMP過程因壓力而機(jī)械性的鑲嵌入硅片表面的顆粒、由于靜電力和范德華力而物理粘附在硅片表面的顆粒。CMP后的清洗非常重要，包括雙面毛刷擦洗、兆聲清洗、高壓去離子水洗和旋轉(zhuǎn)清洗干燥設(shè)備。為避免毛刷被顆粒沾污，要使用稀釋氫氧化銨液體沖洗硅片和毛刷。有時(shí)清洗液中加入雙氧水清洗或稀氫氟酸短時(shí)漂洗?，F(xiàn)代的CMP設(shè)備將CMP工藝與清洗工藝集成在一起形成硅晶圓“干進(jìn)/干出”設(shè)備。

1.10 晶圓放到熱磷酸中（或等離子設(shè)備中）去除氮化硅。徹底腐蝕清洗烘干后，檢查隔離氧化層厚度和晶圓缺陷。

2)在淺槽隔離區(qū)內(nèi)制作雙阱（cmos器件是一對(duì)相鄰的PMOS與NMOS器件，NMOS要制作在p型襯底上，而PMOS要制造在N型襯底上，在同一塊硅片上就要制作兩個(gè)阱區(qū)才能正常工作，通過摻雜濃度的選擇兩個(gè)器件工作在最佳狀態(tài)。同時(shí)見圖35）。同時(shí)可以抑制栓鎖效應(yīng)。

加工制造過程;

2.1  生長氧化層：在圖6所示CMP之后要仔細(xì)清洗。包括硅片刷洗-硫酸/雙氧水125度煮-高純水洗-SC-1/SC-2 75度清洗-高純水洗-螯合劑清洗-氫氟酸漂洗-熱異丙醇脫水-干燥等步驟（后面清洗過程不再詳述）。經(jīng)過清洗、漂洗去除顆粒、有機(jī)物、無機(jī)物等各種污染及自然氧化層干燥后送入片匣，片匣送到氧化爐高溫氧化生長一層厚度約15nm的氧化層。使得離子注入時(shí)入射離子在進(jìn)入硅晶格之前行進(jìn)方向無序散射，以便阻止注入離子沿著晶格原子之間空隙溝道打進(jìn)過長的路程（通道效應(yīng)），控制注入深度。注入時(shí)使硅片傾斜或旋轉(zhuǎn)也是這個(gè)目的，同時(shí)氧化層還減少注入離子對(duì)硅晶格的過度損傷。也能保護(hù)硅表面免受沾污。

2.2  光刻：片匣送到光刻區(qū)，確定P阱與N阱與淺槽隔離圖案對(duì)準(zhǔn)位置。經(jīng)過涂底膠、干燥、涂光刻膠、前烘、利用第二塊光刻版（P阱）對(duì)準(zhǔn)曝光、PEB、顯影烘焙。檢查顯影后圖形線寬（如有缺陷返工重做）等過程后裝入片匣送入離子注入?yún)^(qū)域。

2.3  阱注入：光刻膠圖形覆蓋的特定區(qū)域保護(hù)其免于注入離子。高能雜質(zhì)離子注入沒有光刻膠的區(qū)域，硼離子注入形成P阱，氧等離子去膠、清洗后烘干后，再利用第3塊掩膜版（N阱）光刻，對(duì)準(zhǔn)確定位置，進(jìn)而磷離子注入形成N阱。阱注入目的是調(diào)整襯底摻雜分布獲得最好的器件特性，如柵極閾值電壓、I-V特性、結(jié)電容等。（每次離子注入完畢都要將晶圓送入等離子設(shè)備通入氧氣去膠，若去膠不凈還要熱磷酸去膠）。

2.4  退火：雜質(zhì)離子注入到硅晶格中，對(duì)晶格共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)造成損傷。高溫短時(shí)間退火RTA可以消除注入過程中造成的晶格損傷，恢復(fù)硅襯底的晶格結(jié)構(gòu)，雜質(zhì)原子與硅原子之間的共價(jià)鍵被激活，雜質(zhì)原子成為晶格結(jié)構(gòu)的一部分。晶圓去膠清洗漂洗后可快速熱退火（PTA）（也可在高溫爐中退火）。高溫使得雜質(zhì)在阱中擴(kuò)散推進(jìn)到預(yù)期的結(jié)深，同時(shí)裸露的硅表面可長出新的阻擋氧化層。

2.5  附注：CMOS對(duì)栓鎖效應(yīng)非常敏感，如圖36所示，

正常工作狀態(tài)時(shí)，雙極晶體管Vbe=oV,寄生晶體管不起作用。當(dāng)電路瞬間受到干擾突發(fā)異常時(shí)，Rsubtrate或Rwell的壓降大于0.7V,同時(shí)開啟的兩個(gè)雙極器件接成交叉耦合結(jié)構(gòu)，正反饋迅速將電源和地短路使芯片不能工作（類似SCR被觸發(fā)導(dǎo)通）。為了防止栓鎖，使用高摻雜襯底上做一層外延層，利用襯底的低電阻減少寄生電阻提高了抗干擾能力。但外延片成本高，故使用高能MeV注入硅片形成埋層代替外延層，引入分流通道（圖39）。圖40是倒摻雜阱，擴(kuò)散工藝雜質(zhì)濃度分布是表面附近濃度最大。而高能離子注入雜質(zhì)濃度峰值可以在表面下一定深度處，從而改進(jìn)了抵抗栓鎖效應(yīng)能力。

3)柵（閘）電極制備

3.1 調(diào)整閾值電壓的離子注入。

MOS器件最重要的參數(shù)是閾值電壓VTH。公式1中VFB是為了補(bǔ)償柵電極與硅襯底之間功函數(shù)差及抵消柵氧化層中可能存在的電荷影響所需外加?xùn)烹妷海?/span>Φf是襯底材料中相對(duì)于本征能級(jí)的費(fèi)米能級(jí)位置，ε硅材料的介電常數(shù)。工藝可控的最重要的參數(shù)是硅材料摻雜濃度NA和單位面積的柵氧化層電容Cox。因Cox與柵氧化層厚度成反比，因此控制摻雜濃度NA和柵氧化層厚度能控制閾值電壓VTH。通過離子注入技術(shù)調(diào)整閾值電壓時(shí)由公式2知QI是為了得到給定的VTH目標(biāo)值所要求注入的劑量。（因柵極下方硅襯底材料摻濃度不是很均勻的，所以要通過離子注入技術(shù)調(diào)整閾值電壓。）

3.2  MOS集成電路的核心工藝是柵極制備。器件性能最重要的是閾值電壓。工藝控制主要是硅襯底的摻雜濃度和柵氧化層厚度。所以柵極氧化之前要利用離子注入技術(shù)對(duì)襯底摻雜濃度進(jìn)行調(diào)整。如下圖9/10所示。光刻版4確定P阱區(qū)注入位置。光刻版5確定N阱區(qū)注入位置。

3.3  柵氧化層生長：去膠清洗后，用氫氟酸將晶圓上有源區(qū)處的薄氧化層去除，并盡快將真空片匣進(jìn)入氧化爐以避免自然生長氧化層。（因無掩蔽腐蝕，要嚴(yán)格控制時(shí)間，盡可能少腐蝕掉場(chǎng)區(qū)氧化層）。因?yàn)樵醒趸瘜佣啻问艿诫x子注入會(huì)有缺陷和損傷。而柵氧化層要求薄（幾個(gè)nm）且堅(jiān)實(shí)的高質(zhì)量，厚度要精確可控。（例如800℃干氧2小時(shí)氧化層厚度達(dá)10nm）所以去掉原來的氧化層重新生長，這是芯片制作工藝中最薄且質(zhì)量最好的氧化層。

注：深亞微米工藝使用氮氧化硅SiON代替純二氧化硅以提高介電常數(shù)k。氮氧化硅淀積方法：在PECVD反應(yīng)腔中通入硅烷、一氧化二氮、和氦氣體，400℃化學(xué)反應(yīng)生成SiON. 納米工藝使用高k金屬柵。

3.4  多晶硅淀積：盡快將晶圓送到低壓化學(xué)氣相淀積LPCVD爐，通入硅烷，硅烷熱分解形成硅原子淀積到晶圓上厚度約0.5μm。淀積同時(shí)進(jìn)行原位摻雜磷以降低多晶硅柵和局部互聯(lián)的電阻率。（也可以淀積后進(jìn)行磷離子注入）

3.5  第六塊掩膜版光刻確定柵極位置：光刻制作出多晶硅柵的寬度，是芯片制造最關(guān)鍵的CD線寬（最小的物理尺度）。晶圓逐片進(jìn)入光刻工序，依次涂膠、烘烤、曝光、PEB、顯影、檢查、堅(jiān)膜。(分步重復(fù)步進(jìn)曝光的光刻機(jī)中ArF準(zhǔn)分子激光/鐳射193nm光源浸沒式且4倍縮小投影曝光，在光刻版裝有掃描器scanner使得曝光面積較大且減少因鏡片像差造成的影響。光刻版CAD精心設(shè)計(jì)，通過變形(環(huán)孔）照明法，光刻版相位偏移法（PSM）、掩膜OPC光學(xué)近似補(bǔ)償，多面貼附和pellicle（掩膜版薄膜）、可變NA透鏡以及防反射涂層，雙掩膜版，改進(jìn)刻蝕工藝等措施提高了光刻的分辨率、后烘BEP減少駐波影響使圖案邊緣銳利化）。顯影后要檢查關(guān)鍵尺寸CD、套準(zhǔn)精度和其他缺陷。不合格晶圓進(jìn)行返工。（通常多晶硅與光刻膠之間還有一層抗反射涂層）。

3.6   多晶硅柵刻蝕。合格晶圓送進(jìn)HDPCVD設(shè)備，高密度等離子刻蝕機(jī)通入氯基或溴基氣體進(jìn)行反應(yīng)等離子刻蝕，以便獲得好的選擇比（刻蝕速度有選擇的對(duì)硅刻蝕快而對(duì)二氧化硅刻蝕慢，二者刻蝕速度的比值是選擇比，結(jié)果是刻蝕完多晶硅后對(duì)二氧化硅刻蝕較少）。設(shè)備上裝有終點(diǎn)檢測(cè)，完成對(duì)多晶硅的刻蝕后立即停止刻蝕反應(yīng)。同時(shí)要求刻蝕具有各向異性（對(duì)深度刻蝕多，橫向少刻蝕）的刻蝕特性，要求刻蝕線條邊緣整齊，立面保持幾乎垂直的角度以保證刻蝕的圖案尺寸與掩膜版（光罩）尺寸一致。（各向異性不好時(shí)會(huì)產(chǎn)生與垂直刻蝕深度相同的橫向鉆蝕，則光刻失敗）?？涛g完畢進(jìn)行特征尺寸檢驗(yàn)、套準(zhǔn)檢驗(yàn)及缺陷檢驗(yàn)等。如圖13所示。