图：两种掺杂工艺对比

经过了掺杂工艺，从沙子而来的晶圆片终于有了灵魂。

五、薄膜沉积：阡陌交通

薄膜工艺就是指在半导体晶晶圆片上沉积各种材料，以实现不同电路功能或特性的过程。和前面几个工艺步骤是按工艺过程来命名不同，这一步骤命名方式是按材料的“状态”来命名的。这个命名甚至让人看起来有些费解，从示意图看，半导体器件看上去都是厚厚的一个个器件，哪来的薄膜？

其实为了理解方便，半导体器件结构在图示时经过了抽象和不等比例的放大，实际中半导体器件在晶圆片上非常薄的一层内实现。通常厚度在1微米以内。对于一个8英寸（200毫米）的晶圆片来说，1微米的厚度薄膜的制作，相当于在200米直径的操场上，均匀的堆积1毫米厚的沙子。

图：半导体器件中大部分结构在1微米左右厚度的薄膜中实现

这层薄膜非常的薄，但功能却非常强大。各个半导体器件之间或是金属连接，或是电场联系，均需要用这些薄膜层实现。薄膜层实现了各器件间复杂贯穿的“阡陌交通”。

图：显微镜下的芯片一角[4]

正是因为这层结构非常的薄，于是就被称作“薄膜”工艺。这么薄的膜层不能通过机械方式来制造，于是，掺杂“沉积”（Deposition）工艺被发明出来。

沉积：晶圆画布上的喷涂刷

在半导体工艺里，沉积是指在原子或分子水平上，将材料沉积在晶圆表面作为一个薄层的过程。沉积工艺就像是喷涂刷，将涂料均匀的薄薄喷洒在晶圆表面上。

根据实现方法的不同，沉积主要分为物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）。

图：薄膜沉积中的两种工艺：PVD与CVD

PVD是利用物理方法，将材料源气化成气态原子、分子，或电离成离子，并通过低压气体，在基体表现沉积成薄膜的过程。一般用来沉积金属薄膜。

CVD是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物，在衬底表面进行化学反应形成薄膜的方法。一般用于沉积半导体或绝缘体，以及金属合金等。

为了增强化学反应，CVD也可以与其他方法相结合。如PECVD（等离子增强CVD，Plasma Enhanced CVD）就是利用等离子体来激活化学反应，改善CVD的方法。

根据不同目标和需求，PVD和CVD在实际工艺流程中也可以自由选择。

抛光：喷涂后的找平

随着半导体技术的进步，对各薄膜层精度的要求也越来越高，于是，需要对晶圆表面进行平坦化，消除不同材料层之间的起伏和缺陷，提高光刻的精度和质量。

抛光（Polishing）就是用于晶圆表面薄膜层平整化的技术。抛光工艺中，最主要的工艺是CMP（化学机械抛光，Chemical Mechanical Polishing），CMP是一种利用化学腐蚀和机械摩擦的结合来实现晶圆表面平坦化的技术，研磨对象主要是浅沟槽隔离(STI)，层间膜和铜互连层等。