干法刻蚀技术在LSI小型化和器件集成度增加中的作用：

本节讨论干法蚀刻技术在LSI制造过程中的作用。让我们以制造动态随机存取存储器（DRAM）为例。图1.8为典型的DRAM存储单元的横截面。DRAM存储单元由一个MOS晶体管和一个电容器组成（电路图显示在图1.8的右侧）。通过MOS晶体管的电子被存储在电容器中，数据被读取为“1”或“0”，分别取决于电容器是否充电。

图1.8 DRAM存储单元结构

图1.9显示了DRAM的制造工艺流程。具体流程细节如下：

1. 1.   DRAM制造过程从裸硅衬底开始；

2. 2.   通过蚀刻Si衬底形成浅沟槽隔离（STI），此步骤称为STI蚀刻。该图没有显示形成光刻胶掩模和在STI蚀刻后将其移除的步骤。此外，本篇章的其余部分也未包含形成和移除光刻胶掩模的步骤；

3. 3.    接下来，用绝缘材料填充STI沟槽，该绝缘材料通过化学机械抛光（CMP）进行平坦化。这样就形成了隔离不同器件的隔离区域，然后形成栅极氧化膜；

4. 4.    Poly–Si、WSi₂和SiN沉积在栅极氧化层的顶部。SiN/WSi₂/Poly–Si栅极结构是通过栅极刻蚀形成的。然后通过离子注入形成源极漏极延伸（SDE）区域；

5. 5.   接下来，SiN沉积在栅极顶部，然后进行各向异性干法蚀刻。由于SiN薄膜在垂直方向上较厚，因此SiN会保留在栅极侧壁上而不会被蚀刻并形成侧墙，此步骤称为侧墙蚀刻。然后，进行源极漏极（SD）注入，并形成源极漏极区域，MOS晶体管现在已经形成（MOS是指金属（栅极金属材料，此处为WSi₂/Poly-Si）、氧化物（此处为栅极氧化物）和半导体（此处为Si衬底））。MOS晶体管的源极和漏极之间的电流通过施加在栅极上的电压来控制。在本系列的文章中，所有的“晶体管”都是指“MOS晶体管”；

图1.9DRAM的制造工艺流程

1. 6.   沉积层间绝缘薄膜后，通过自对准接触（SAC）蚀刻打开与Si衬底的接触孔。由于栅极覆盖有Si₃N₄薄膜，即蚀刻停止层，因此即使存在错位，接触孔和栅极也不会短路。该技术在后面章节中有更详细的描述；

2. 7.   接下来，用钨（W）填充接触孔，并通过CMP进行平坦化（它们被称为钨塞），然后将钨沉积在顶部并蚀刻以形成位线；

3. 8.   沉积层间绝缘薄膜，然后进行存储节点（SN）接触蚀刻。这里也使用了SAC蚀刻工艺。存储节点触点用多晶硅填充，并进行回刻以实现平坦化。接下来，沉积厚层绝缘膜，然后进行cell蚀刻。Cell刻蚀是形成电容器的孔蚀刻步骤，由于具有非常高的深宽比（深度/孔径），因此极具挑战性。高深宽比孔蚀刻在后面章节中有详细描述；

4. 9.   Cell中填充有电容器下电极（通常为Poly-Si）、电容器绝缘膜和电容器上电极（通常为TiN），从而形成电容器；

5. 10.  沉积层间绝缘薄膜后，蚀刻用于连接电容器和金属线的通孔；

6. 11.  通孔用W填充，并通过CMP进行平坦化。接下来，Al-Si-Cu被沉积和蚀刻，从而形成Al金属线。DRAM存储单元现已完成。

如前所述，LSI器件是通过重复沉积和干法蚀刻步骤形成的。因此，蚀刻加工精度将极大地决定器件的性能和良率。虽然图1.9仅展示了简化的DRAM制造步骤，但它说明了干法蚀刻技术在LSI制造过程中的重要作用。在此过程中提到的每个干法蚀刻工艺在后面篇章中都有更详细的描述。