文章來源：半導(dǎo)體與物理

原文作者：jjfly686

淺溝道隔離（STI）是芯片制造中的關(guān)鍵工藝技術(shù)，用于在半導(dǎo)體器件中形成電學(xué)隔離區(qū)域，防止相鄰晶體管之間的電流干擾。本文簡單介紹淺溝道隔離技術(shù)的作用、材料和步驟。

淺溝道隔離（STI）是芯片制造中的關(guān)鍵工藝技術(shù)，用于在半導(dǎo)體器件中形成電學(xué)隔離區(qū)域，防止相鄰晶體管之間的電流干擾。其核心是在硅襯底上刻蝕出淺層溝槽，并填充絕緣材料（如二氧化硅），從而將不同晶體管或電路模塊分隔開。例如，PMOS和NMOS晶體管通過STI結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)物理隔離，避免因載流子聚集導(dǎo)致的漏電問題。

淺溝道隔離的作用

電氣隔離：防止相鄰器件間的電流串?dāng)_，提升芯片穩(wěn)定性。

降低漏電：通過優(yōu)化溝槽底部的內(nèi)襯層結(jié)構(gòu)，減少載流子聚集，避免漏電。

提升性能：采用多級溝槽設(shè)計(jì)（如寬度逐級遞減）可增加?xùn)艠O溝道寬度，降低電阻，增強(qiáng)電流驅(qū)動能力。

工藝兼容性：與CMOS工藝高度兼容，適用于高密度集成電路制造。

淺溝道隔離的材料

STI結(jié)構(gòu)的材料分為多個功能層：

淺溝道隔離的制程工藝

STI工藝主要包含以下核心步驟（圖2a-2d）：

1. 溝槽刻蝕

在硅襯底上通過光刻和干法刻蝕形成淺溝槽（深度通常為0.2-0.5μm）。

2. 熱氧化層生長

在溝槽內(nèi)壁生長一層SiO?（約10-20nm），修復(fù)刻蝕損傷并降低界面態(tài)密度。

3. 內(nèi)襯層沉積與處理

沉積氮化硅等材料作為內(nèi)襯，隨后選擇性去除溝槽底部的內(nèi)襯層，避免漏電。

4. 高密度等離子體氧化物填充

使用SOD旋涂填充SiO?，之后進(jìn)行回火工藝固化SiO?。

5. 化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）

去除表面多余的氧化物，使硅片表面平坦化，為后續(xù)工藝（如柵極制作）做準(zhǔn)備。