有源区工艺的制造过程

有源区工艺是指通过刻蚀去掉非有源区的区域的硅衬底，而保留器件的有源区。

1）清洗。将晶圆放入清洗槽中清洗，得到清洁的硅表面，防止硅表面的杂质在生长前置氧化层时影响氧化层的质量。

2）生长前置氧化层。利用炉管热氧化生长一层前置二氧化硅薄膜，它是干氧氧化法。利用高纯度的氧气在900°C左右的温度下使硅氧化，形成厚度约100~200A 的二氧化硅薄膜。生长前置氧化层的目的是缓解后续步骤淀积 Si3N4层对衬底的应力，因为衬底硅的晶格常数与Si3N4的晶格常数不同，直接淀积Si3N4会形成位错，较厚的氧化层可以有效地减小Si3N4层对衬底的应力。如果太薄，会托不住Si3N4，如果Si3N4层的应力超过衬底硅的屈服强度就会在衬底硅中产生位错。图4-143所示生长前置氧化层的剖面图。

3）淀积Si3N4层。利用LPCVD 淀积一层厚度约1600~1700A 的Si3N4层，利用SiH4和NH3在800°C的温度下发生化学反应淀积Si3N4。它是AA刻蚀的硬掩膜版和后续STI CMP 的停止层，也是场区离子注入的阻挡层。图4-144所示为淀积Si3N4层的剖面图。

4）淀积SiON层。利用 PECVD 淀积一层厚度约200~300A 的SiON 层，利用SiH4、N2O和He在400C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，可以降低驻波效应的影响。图4-145所示为淀积SiON 层的剖面图。

5）AA 光刻处理。通过微影技术将 AA 掩膜版上的图形转移到晶圆上，形成AA 的光刻胶图案，AA 区域上保留光刻胶。第零层作为 AA 光刻曝光对准。图4-19所示为电路的版图，工艺的剖面图是沿 AA'方向。图4-146所示为 AA 光刻的剖面图，图4-147所示为AA显影的剖面图。

6）测量 AA光刻的关键尺寸。收集刻蚀后的AA关键尺寸数据，检查 AA关键尺寸是否符合产品规格。

7）测量 AA 套刻，收集曝光之后的AA与第零层的套刻数据。

8）检查显影后曝光的图形。

9）AA 硬掩膜版刻蚀。干法刻蚀利用Ar 和CF4形成等离子浆去除没有光刻胶覆盖的Si3N4和SiO2层，刻蚀停在前置氧化层上，形成AA 区域的硬掩膜版。如图4-148所示，是AA 硬掩膜版刻蚀的剖面图。

10）去光刻胶。通过干法刻蚀和湿法刻蚀去除光刻胶。图4-149所示为去除光刻胶的剖面图。

11）AA干法刻蚀。干法刻蚀利用O2和 HBr形成等离子浆去除没有硬掩膜版覆盖的硅形成晶体管有源区，刻蚀深度是0.45~0.55μm，沟槽侧壁的角度是75°~80°，最终形成AA 图形和STI。去除光刻胶再进行 AA干法刻蚀是为了防止光刻胶与衬底硅直接接触，污染衬底硅。STI可以有效地隔离 NMOS与PMOS，改善闩锁效应。图4-150所示AA干法刻蚀的剖面图。

12）测量AA 刻蚀关键尺寸。收集刻蚀后的AA 关键尺寸数据，检查 AA关键尺寸是否符合产品规格。

13）检查刻蚀后的图形。如果有重大缺陷，将不可能返工，要进行报废处理。