多晶硅栅工艺的制造流程

与亚微米工艺类似，多晶硅栅工艺是指形成 MOS器件的多晶硅栅极，栅极的作用是控制器件的关闭或者导通。淀积的多晶硅是未掺杂的，它是通过后续的源漏离子注入进行掺杂，PMOS 的栅是p型掺杂，NMOS 的栅是n型掺杂。

1）淀积多晶硅栅。利用LPCVD沉积一层多晶硅，利用SiH4在630°C左右的温度下发生分解并淀积在加热的晶圆表面，形成厚度约3000A的多晶硅。在CMOS 工艺中掺杂的多晶硅会对器件的阈值电压有较大影响，而不掺杂多晶硅的掺杂可以由后面的源漏离子注入来完成，这样容易控制器件的阈值电压。图4-176所示为淀积多晶硅的剖面图。

2）淀积 SiON。利用 PECVD 淀积一层厚度约200~300A的SiON 层，利用SiH4、N2O和He在400°C的温度下发生化学反应形成SiON淀积。SiON 层作为光刻的底部抗反射层。图4-177所示为淀积 SiON 层的剖面图。

3）栅光刻处理。通过微影技术将栅极掩膜版上的图形转移到晶圆上，形成栅极的光刻胶图案，器件栅极区域上保留光刻胶。AA作为栅极光刻曝光对准。图4-47所示为电路的版图，工艺的剖面图是沿 AA'方向，图4-178所示为栅光刻的剖面图，图4-179 所示为栅显影的剖面图。

4） 测量栅极光刻关键尺寸。

5）测量栅极光刻套刻，收集曝光之后的栅极光刻与 AA 的套刻数据。

6）检查显影后曝光的图形。

7）栅刻蚀。利用干法刻蚀去除没有光刻胶覆盖的多晶硅形成器件的栅极，刻蚀的气体是CF4、CHF3、CL2和 HBr。刻蚀分两步：第一步是利用CF4和 CHF3去除SiON；第二步是利用CL2和 HBr刻蚀多晶硅。刻蚀会停止在氧化物上，因为当刻蚀到氧化物时，终点侦测器会侦查到硅的副产物的浓度减小，提示多晶硅刻蚀已经完成，为防止有多晶硅残留导致短路，还会刻蚀一段时间。图4-180所示为栅刻蚀的剖面图。

8）去除光刻胶。利用干法刻蚀和湿法刻蚀去除光刻胶。图4-181 所示为去除光刻胶后的剖面图。

9）去除SiON。利用热 H3PO4与SiON反应去除栅极上的SiON。如图4-182所示，是去除SiON 的剖面图。