本文将介绍硅片到金属互连的标准流程。
在现代芯片制造中，无论逻辑、存储还是功率器件，其核心工艺流程都遵循一个基本框架。图片展示的就是这样一个标准流程，它覆盖了从晶体管制造到金属互连的全部步骤。
前端工艺
前端制造晶体管第一步是定义有源区。在硅片上刻出浅槽，填充氧化物，把不同晶体管的活动区域隔开，防止互相漏电。接着进行阱和沟道掺杂，通过离子注入在特定区域引入P型或N型杂质，为NMOS和PMOS晶体管提供合适的导电环境。
栅极是晶体管的核心结构。先在硅表面生长一层极薄的栅氧化层，再沉积多晶硅或金属材料，然后光刻和刻蚀，形成栅极图形。栅极两侧做轻掺杂漏区和晕环注入，用来缓解短沟道效应、控制漏电。然后沉积绝缘层并各向异性刻蚀，形成侧墙。侧墙完成后进行高剂量离子注入，形成重掺杂的源漏区。最后沉积金属并退火，在源漏和栅极顶部形成金属硅化物，大幅降低接触电阻。
后端工艺
连接晶体管晶体管做好后，需要把它们连接到一起。先在晶圆表面沉积一层绝缘介质（PMD），把晶体管覆盖起来，再在PMD中刻出接触孔并填充金属钨，把晶体管的电极引出来。接着用铜大马士革工艺制作第一层金属互连（Metal1），在沉积的介质层中刻出导线槽，填充铜并抛光。然后在Metal1上沉积层间介质（IMD1），在IMD1中刻出通孔并填充铜，实现上下层金属之间的连接。然后沉积第二层金属（Metal2），重复沉积介质、刻槽、填充铜、抛光的循环。这个过程不断重复，直到完成所有金属层。
虽然图片列出的步骤看起来只有十几步，但每一步都包含多个子步骤，实际芯片制造需要几百甚至上千道工序。正因为有了这套标准化的流程，才让大规模、高良率的芯片制造成为可能。
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