[科普中国]-扩散自对准工艺

扩散自对准工艺（silicon gate self-aligned technology） 是制作硅栅场效应晶体管的一种新工艺。自对准工艺是先在生长有栅氧化膜的硅单晶片上淀积一层多晶硅，然后在多晶硅上刻蚀出两个扩散窗口，杂质经窗口热扩散到硅单晶片内，形成源和漏扩散区，同时形成导电的多晶硅栅电极，其位置自动与源和漏的位置对准。

简介在制作通常的金属-氧化物-半导体(MOS)场效应晶体管时，至少要进行两次光刻：第一次是在二氧化硅膜上刻蚀出“源”和“漏”的扩散窗；第二次是在晶片上生长新的二氧化硅层之后，刻蚀出“栅”区的位置。由于栅极在“源。和“漏”之间，而“源”和“漏”之间的距离很小(总是希望越小越好，以提高频率)，因此，在进行第二次光刻时，就必须和第一次光刻掩膜的位置精确对准，否则，做出来的栅极(铝栅)就可能和“源”或“漏”衔接不上，晶体管无法工作。为了避免这一现象，第二次光刻时，便有意识地将栅极的宽度留得稍大些，使栅极的两边能覆盖上一点“源。区和“漏”区。但是，这样一来，就使栅电容增大，晶体管的阈值电压提高，开关速度降低。1

工艺流程扩散自对准工艺是：先在一块有二氧化硅膜的单晶硅片上淀积一层多晶硅，然后在多晶硅上刻蚀出两个扩散窗口。当杂质经两窗口扩散到单晶硅内形成“源”和“漏”的同时，多晶硅“栅”极(硅栅)也就自动形成了。因为此工艺过程只需一次光刻，就可同时形成“源”、 “漏”、 “栅”，而且栅极的位置是随着刻蚀。“源”、“漏”。的扩散窗口而自动与“源”、“漏”的位置对准的，因而称为硅栅自对准工艺，有时也称为扩散自对准工艺。

优点硅栅除了使阈值电压降低外，还具有可经受其后的高温工艺的优点，这也是铝栅所不能相比的．如果实现栅极自对准，则其上又可多做一层互连引线，这样不仅可提高电路速度，而且也提高了电路的集成密度，增大了版图设计的灵活性。

硅栅工艺由于栅氧化生长后立即生长多晶硅，然后又覆盖一厚氧化膜才开窗孔，避免了铝栅MOS中在栅氧化后进行刻孔所带来的针孔和引入的沾污，从而可大大提高电路的成品率和可靠性。

硅栅自对准工艺的优点是过程简单(只需一次光刻)，“栅”和“源”、“漏”的位置能自动铝栅精确对准，从而可达到减小栅电容、降低阈仪电压、大大提高晶体管的开关速度的目的。2

本词条内容贡献者为:

李晓林 - 教授 - 西南大学