CMOS制造中的多晶硅栅结构工艺
四步完成:栅氧 → 淀积 Poly → 光刻 → 刻蚀;特征尺寸由此定义,同时自对准掩蔽后续 S/D 注入。
1. 工艺地位
- 特征尺寸决定者:栅长 = 工艺节点
- 自对准掩膜:后续 LDD / S/D 注入均以它为硬掩膜
- 关键质量指标:线宽控制、侧壁陡直度、表面粗糙度
2. 四步流程
步骤 | 工艺 & 设备 | 关键参数 / 目的 |
---|---|---|
1. 栅氧化层生长 | 干氧/湿氧氧化炉 | 8–15 Å 高 k 或 SiO₂;去除原生氧化层 + 钝化界面 |
2. 多晶硅淀积 | LPCVD + SiH₄ | 100–300 nm,可现场掺杂(N⁺/P⁺ poly) |
3. 光刻 | DUV 光刻机 + 掩膜版 | 定义栅极图形;CD 控制 ≤ ±2 nm |
4. 刻蚀 | 各向异性等离子体刻蚀 | 垂直侧壁、无底切;终点检测至栅氧层 |
3. 结果示意

- 栅长 Lg = 光刻/刻蚀精度
- 栅高 Hpoly ≈ 淀积厚度
- 侧壁陡直度 > 85°(保证后续 spacer 均匀)
4. 版图/工艺接口要点
- 最小栅长 在版图层
POLY
中定义 - 栅-有源间距 需满足设计规则(DRC)
- 刻蚀偏置 需在 OPC 阶段补偿
一句话:先长一层超薄栅氧,再淀积掺杂多晶硅,通过 DUV + 等离子刻蚀把“尺子”刻出来——这就是整个 CMOS 工艺的特征尺寸原点。
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