微电子概论（第3版）课件3-9B-隔离技术

目录1．常规pn结隔离3.9隔离技术2．局部氧化隔离3．沟槽隔离4．基于SOI技术的隔离(1)沟槽隔离工艺步骤3．沟槽隔离步骤一：刻蚀沟槽在硅衬底上依次热氧化生长几十纳米厚的SiO2层和淀积约100nm的Si3N4。再刻蚀掉需要形成沟槽位置的Si3N4和SiO2，形成沟槽区的窗口采用等离子刻蚀方法在硅衬底中刻蚀出具有一定深度的沟槽。(1)沟槽隔离工艺步骤3．沟槽隔离步骤二：填充沟槽首先采用热氧化方法在沟槽内壁生长一薄层SiO2再采用CVD（化学气相淀积）方法向沟槽填充SiO2并进行快速热退火使CVD沉积的SiO2更加坚硬。(1)沟槽隔离工艺步骤3．沟槽隔离步骤三：表面平坦化采用CMP（化学机械抛光）方法去除掉表面多余的二氧化硅。由于氮化硅具有较强的抗抛光能力，对CMP工艺起到抛光终止层的作用，因此能较好地控制CMP工艺，使得氮化硅上方的二氧化硅全部被抛光去除，得到平整的表面。(1)沟槽隔离工艺步骤3．沟槽隔离步骤四：去除表面SiO2层Si3N4层分别采用H3PO4和HF刻蚀表面的氮化硅和二氧化硅，得到浅槽隔离的平整表面。(2)沟槽隔离技术的应用3．沟槽隔离(a)MOS集成电路中的浅槽隔离目前MOS集成电路均采用沟槽隔离替代局部氧化隔离。由于MOS集成电路中沟槽实际深度较浅，小于0,5微米，因此通常又称为浅槽隔离，记为STI（ShallowTrenchIsolation）(2)沟槽隔离技术的应用3．沟槽隔离(b)双极集成电路中的沟槽隔离现代双极集成电路均采用沟槽隔离替代pn结隔离。双极集成电路中沟槽实际深度较深，通常大于1微米，因此直接称为沟槽隔离。(2)沟槽隔离技术的应用3．沟槽隔离(b)双极集成电路中的沟槽隔离说明一：图中显示的是现代双极集成电路中普遍采用的双基极条、无源基区重掺杂结构以及深集电极掺杂结构。(2)沟槽隔离技术的应用3．沟槽隔离(b)双极集成电路中的沟槽隔离说明二：图中还显示的是现代双极集成电路中集电区中采用的局部氧化结构。

为了进一步改进集成电路的性能，特别是提高其抗辐照的能力，高性能集成电路往往采用绝缘层上的硅SOI（silicon-­on-­insulator）结构。SOI结构是在绝缘层材料上有一层适用于制造高性能高集成度集成电路的高质量硅单晶材料。

单晶硅层下面是绝缘层材料和支撑衬底。

目前使用最多的SOI结构是氧化层上硅，其他SOI结构还有蓝宝石上硅（SOS）等(1)SOI结构4．基于SOI技术的隔离氧化层上的硅结构是以氧化层做为绝缘层，其上方是用于制造高性能高集成度集成电路的高质量硅单晶材料，绝缘层下方是硅片作为支撑衬底。

制造氧化层上的硅结构的方法很多。

常用方法为注氧隔离技术和硅片粘接技术。(2)氧化层上硅结构4．基于SOI技术的隔离①注氧隔离技术SIMOX

（separationbyimplantationofoxygen）首先将大剂量的氧注入硅晶片中通过高温退火在距离表面约200nm处向下形成约400nm厚的埋层氧化物。以后器件就制作在表面约200nm的Si薄层。(2)氧化层上硅结构4．基于SOI技术的隔离②硅片粘接技术（WaferBonding）直接将一个硅片键合到另一个已生长有氧化层的硅片上对上层硅片进行减薄处理，去除其大部分，最终只剩下一薄层硅。(2)氧化层上硅结构4．基于SOI技术的隔离7．绝缘层上的硅SOI结构(3)基于SOI结构的隔离

只要去除SOI结构中器件周围的硅材料薄层，就可以很容易地实现器件之间的隔离，有效地提高电路的集成度

这种