隔離技術-sti與locos的區(qū)別

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1、隔離技術簡介一、隔離的目的：完整的電路是由分離的器件通過特定的電學通路連接起來的，因此在集成電路制造中必須能夠把器件隔離開來，這些器件隨后還要能夠互連以形成所需要的特定的電路結構。隔離不好會造成漏電、擊穿低、閂鎖效應等。因此隔離技術是集成電路制造中一項關鍵技術。?二、隔離技術的要求隔離區(qū)域的面積盡量要小表面盡量平坦，臺階要小制造過程中不增加缺陷（柵氧完整性，二極管漏電）器件特性不變（短溝道效應）工藝復雜度盡量要小，并和先前以及未來的工藝兼容。?三、常見的隔離工藝技術結隔離（多用在雙極）局部硅氧化隔離LOCOS（全稱是：LOCalOxidationof

2、Silicon）（多用在亞微米以前的工藝）基于LOCOS的技術，如PBL（Polybuffered?LOCOS)、PELOX等。溝槽隔離（trench&refill），淺溝槽隔離（STI）?四、LOCOS隔離：1）LOCOS0.5微米以上的MOS工藝器件之間的場氧隔離一般采用LOCOS結構，它具有制作簡單的特點，在3~0.6μm的工藝中被廣泛采用，缺點是隔離區(qū)會形成鳥嘴，減小了有源區(qū)的有效長度。LOCOS結構的制作過程是利用SiN薄膜掩蔽氧化層的特點，先在器件的有源區(qū)覆蓋一層SiN，接著在暴露的隔離區(qū)場區(qū)通過濕氧氧化生長一層較厚的氧化層，最后去除Si

3、N層，形成有源區(qū)，在有源區(qū)中制作器件。LOCOS的工藝流程示意圖如下：鳥嘴的尺寸可以通過增加氮化硅厚度和減少有源區(qū)氧化層厚度的方法來減小，但是這樣做會增加應力，導致缺陷增加。從器件的角度分析，鳥嘴的存在具有兩個重要的影響：（1）氧化層侵蝕導致器件的有效寬度減小，從而減小了晶體管的驅動電流。（2）場氧化導致場注入劑擴散到有效區(qū)域的邊緣。鳥嘴的SEM示意圖LOCOS的其他缺點還包括白帶效應和Kooi氮化效應。白帶效應是指在氮化物的邊緣下，硅表面上形成氮氧化合物的情況。白帶效應是由Si3N4與周圍高溫高濕環(huán)境相互作用而引起的，二者相互作用的結果是生成NH3

4、并擴散到Si/SiO2表面。這些氮化物在有源區(qū)周圍呈現(xiàn)為白色的條帶狀，這會使后面形成的有源區(qū)中熱氧化層擊穿電壓的下降。場氧減薄效應是指隨著線寬的較小，隔離的區(qū)域也越來越小，沒有足夠的面積來使硅充分氧化，所以就造成場氧減薄。線寬越小，這種效應越明顯。2）改進的LOCOS結構：隨著器件尺寸的縮小，溝道長度進一步縮小，LOCOS結構所帶來的影響了有源區(qū)長度，為了減小鳥嘴，出現(xiàn)了改進的LOCOS結構，PBL和PELOX結構。PBL（polybufferLOCOS多晶襯墊LOCOS）結構是在掩蔽氧化層的SiN和襯底SiO2之間加入一層薄多晶，這樣減小了場氧生長

5、時SiN薄膜的應力，也減小了鳥嘴。PELOX（polyencapsulatedLocolOxidation多晶鑲嵌LOCOS）結構是在SiN層的頂部和側部嵌如多晶或非晶薄膜，然后在生長場氧，它同樣能減小鳥嘴。上述2種結構增加了工藝的復雜性，一般用于0.5~0.35μm的工藝中。（1）PBL隔離PBL結構示意圖?PBL工藝的特點??????????在有源區(qū)氧化層和氮化硅之間的非晶層釋放了部分應力??????????使用非晶，而不是多晶的原因是因為這樣做Qbd結果更好。??????????鳥嘴更小的代價是1）工藝的復雜性增加2）埋層場氧更少了3）腐蝕的難

6、度增大PBL隔離技術，可以成功的運用在亞微米線寬的工藝上。（2）PELOX隔離PELOX隔離工藝流程此工藝可以延伸到0.18μm，但是由于場氧減薄的效應，無法繼續(xù)向更深亞微米工藝延伸。3）STI隔離：隨著器件向深亞微米發(fā)展，改進的LOCOS結構仍有應力和鳥嘴問題，并存在場氧減薄效應，于是出現(xiàn)了STI（shallowtrenchisolation淺溝槽隔離）隔離技術，在0.25μm及以下技術節(jié)點中，STI隔離技術被廣泛采用。STI隔離技術的基本流程先淀積氮化硅，然后在隔離區(qū)腐蝕出一定深度的溝槽，再進行側墻氧化，用CVD法在溝槽中淀積SiO2，最后通過C

7、MP法平坦化，形成溝槽隔離區(qū)和有源區(qū)。STI隔離的工藝流程和LOCOS隔離技術相比，STI隔離技術具有如下優(yōu)點：更有效的器件隔離的需要，尤其是對于DRAM器件而言；對晶體管隔離而言，表面積顯著減?。怀瑥姷拈V鎖保護能力；對溝道沒有侵蝕；與CMP技術兼容；有源區(qū)傾斜角度非常小；線寬減小后仍然可以使用；表面非常平坦，有利于下一步工藝的加工。它的缺點主要是工藝成本更貴，更復雜。但是和它的優(yōu)點相比，成本的增加是可以接受的。因此，在0.25μm及以下的工藝，都使用STI隔離。