STI工艺等学习课程

1、STI 技术技术STI工艺步骤工艺步骤STI对器件和隔离影响对器件和隔离影响电离辐照效电离辐照效应看法第1页/共35页第一页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。Why STI？Technology: 0.35umCMOS - 0.25umCMOSIsolation: LOCOS - STILOCOS drawback:1. Birds beak; 2. poor-planarity;3. Field oxide thinner as IC scaling-down;4. NWE;5. Stress-induced defects.第2页/共35页第二页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。STI

2、主要工艺步骤主要工艺步骤大部分代工厂用紫色框的步骤。大部分代工厂用紫色框的步骤。下面给出形貌模拟示意图。下面给出形貌模拟示意图。第3页/共35页第三页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。Pad oxide 110ASiN 1600ASTI depth0.4umSTI 蚀刻形状极为重要，下面会提到。第4页/共35页第四页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。liner oxide (trench liner) : 200A1000C dry O2有些用SiO2/SiN复合层。 trench oxide : 主要用HDPCVD oxide有些用APCVD oxide，但是用于制作CIS。优点是应力小

3、、缺陷少、漏电流低。第5页/共35页第五页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。CMP后。有些加Oxide 干刻蚀，目的为了整个硅片STI oxide 高度一致。腐蚀SiN第6页/共35页第六页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。阱注入、清洗等、栅氧化前。divot栅氧化和多晶硅后。第7页/共35页第七页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。1. Good gap fill,2. Small birds beak,3. Top corner rounding radius,4. Sidewall slope(7085o),5. Small oxide recess (divot),6. Botto

4、m corner rounding，7. Less micro-loading effect.STI 形状要求第8页/共35页第八页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。STI 技术技术STI工艺步骤工艺步骤STI对器件和隔离影响对器件和隔离影响电离辐照效电离辐照效应看法第9页/共35页第九页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。Intra-well Isolation (STI Isolation)特性表征: Vt, Vpt, Leakage.1.寄生NMOSFET在PW内。2.寄生PMOSFET在NW内。影响STI隔离的主要因素：1. STI蚀刻、深度和 STI liner oxide 质量(

5、less Qf,Dit)等.2. STI附近的掺杂分布。3. N+和N+，P+和P+ 间距。第10页/共35页第十页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。Inter-well Isolation (well Isolation)寄生N+ to NW MOSFET寄生P+ to PW MOSFET特性表征: Vt, Vpt, Leakage.影响STI隔离的主要因素：1. STI蚀刻、深度和 STI liner oxide 质量(less Qf,Dit)等.2. STI附近的掺杂分布。3. PW & NW recipe, thermal budget.4. N+和NW，P+和PW 间距。S

6、TI第11页/共35页第十一页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。RNWE (or INWE) & Kink Effect可用电场增强或并联寄生STI MOS管模型来解释。Bird beak 下面栅氧较厚，掺杂较重。第12页/共35页第十二页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。Kink effect or double humpSTI oxide recess or divotresults in two parasiticedge transistor. Sharptop corner enhances thefield & reduce Vt of the parasiti

7、c transistor.第13页/共35页第十三页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。以下是相关文献总结以下是相关文献总结第14页/共35页第十四页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。Diode LeakageTI, IEDM-1996第15页/共35页第十五页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。TI, IEDM-1997/98Isolation vs. Well E, CS E, STI depth 第16页/共35页第十六页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。浅结、浅井、深槽、深CS抗闭锁。第17页/共35页第十七页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。浅结、浅井、深槽有利于隔离，CS的深

8、度要优化。第18页/共35页第十八页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。STI mat. Dependdouble humpTI, IEDM-1996第19页/共35页第十九页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。STI mat. DependSW & Qbd第20页/共35页第二十页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。STI mat. DependNWE第21页/共35页第二十一页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。STI mat. Dependdiff size, diode leakage第22页/共35页第二十二页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。STI mat. Depend

9、STI isolation第23页/共35页第二十三页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。High Temperature Re-oxidation of STI:1. Round top corner,2. Repair Si damage,3. Densify HDP oxide,4. Better RNCE & GOI,5. Reduce Weff (0.15um).HTRBell, IEDM-1997第24页/共35页第二十四页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。HTR- temperature effects第25页/共35页第二十五页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。N+

10、 to N+ Isolation, Qbd第26页/共35页第二十六页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。RNCE第27页/共35页第二十七页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。RNCE- HTR & liner oxide effectsBell, VLSI-1999第28页/共35页第二十八页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。第29页/共35页第二十九页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。Sacrificial oxide, liner oxide & DCE HTR第30页/共35页第三十页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。Anomalous short channe

11、l humpHyundai,IRPS-2000第31页/共35页第三十一页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。第32页/共35页第三十二页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。STI 技术技术STI工艺步骤工艺步骤STI对器件和隔离影响对器件和隔离影响电离辐照效电离辐照效应看法第33页/共35页第三十三页，编辑于星期六：二十二点 三十三分。电离辐射主要影响电离辐射主要影响Si/SiO2界面，所以界面，所以STI周围的周围的gate oxide， liner oxide，divot 形状对器件和隔离的抗辐射能形状对器件和隔离的抗辐射能力起主要作用。力起主要作用。1.Liner oxide的抗辐射能

12、力影响的抗辐射能力影响well isolation和和STI isolation，辐射后会产生漏电、隔离失效、甚至闩锁效应。辐射后会产生漏电、隔离失效、甚至闩锁效应。2.Divot深度和深度和divot周围氧化层的辐射正电荷会降低寄生管的周围氧化层的辐射正电荷会降低寄生管的Vt，NMOS管管Vt降低，漏电加剧，特别是小尺寸降低，漏电加剧，特别是小尺寸NMOS。3.Divot周围氧化层的辐照缺陷会加剧周围氧化层的辐照缺陷会加剧MOS器件的热载流子效应，器件的热载流子效应，降低使用寿命。降低使用寿命。工艺加固上，可考虑优化工艺加固上，可考虑优化liner oxide和和gate oxide条件、条件、减小减小divot工艺和工艺和trench oxide，以及减少，以及减少PID (plasma-induced-damage)。但这些不能改动太大，否则器件。但这些不能改动太