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隔离技术的研究与应用
系 电子信息工程系 （宋体三号） 专业 姓名 班级 学号_______________
指导教师 职称 指导教师 职称 设计时间 2012.9.15－2013.1.4
摘 要
随着半导体集成电路技术的不断发展，要求在有限的晶圆表面做尽可能多的器件，晶圆表面的面积变得越来越紧张，器件之间的空间也越来越小，因此对器件的隔离工艺要求越来越高。
本课程设计主要介绍了半导体制造工艺中隔离技术的作用和发展，简单描述了结隔离、介电质隔离、局部氧化隔离工艺和浅沟槽隔离等常用隔离技术。由于集成电路的发展，其他的隔离技术已不适应现在的半导体工艺，本文以浅槽隔离技术工艺为重点详细介绍了隔离技术在半导体中的应用浅沟道隔离是目前大规模集成电路制造中用于器件隔离的主要方法。
关键词：结隔离，介电质隔离，局部氧化隔离工艺，STI
目 录
摘 要 ........................................................................................................................................ 2 目 录 ........................................................................................................................................ 3 第1章 绪 论 ............................................................................................................................ 4
1.1 1.2
集成电路工艺技术概述 ....................................................................................... 4 隔离技术简介 ....................................................................................................... 4
第2章 隔离技术的原理 .......................................................................................................... 6
2.1 2.2
隔离技术的原理 ................................................................................................... 6 隔离技术的新发展 ............................................................................................... 6
第3章 隔离技术的工艺及发展 .............................................................................................. 7
3.1 3.2 3.3 3.4
结隔离 ................................................................................................................... 7 介电质隔离 ........................................................................................................... 8 局部氧化隔离（LOCOS）工艺 ............................................................................. 9 浅沟槽隔离（STI）工艺简介 ........................................................................... 11
第4章 浅沟槽隔离技术 ........................................................................................................ 14
4.1 4.2
浅沟槽隔离技术(ST工)在半导体器件中的作用 ............................................ 14 浅沟槽隔离刻蚀步骤 ......................................................................................... 15
4.2.1隔离氧化层成长 .................................................................................................................. 15 4.2.2氮化物淀积 .......................................................................................................................... 15 4.2.3光刻掩膜.............................................................................................................................. 15 4.2.4浅沟槽刻蚀 .......................................................................................................................... 16 4.3 隔离技术的关键工艺 ......................................................................................... 16 4.3.1氧化和氮化硅生长 .............................................................................................................. 16
4.3.2沟壑(Trench)光刻与刻蚀 .................................................................................................... 16 4.3.3二氧化硅CMP .................................................................................................................... 17
总结与展望 .............................................................................................................................. 19
参考文献 .................................................................................................................................. 20 致 谢 ........................................................................................................................................ 21
第1章 绪 论
第1章 绪 论
1.1 集成电路工艺技术概述
当今的人类社会已经进入了信息时代，信息技术的发展可谓是日新月异，以一日千里这样一个不可思议的速度向前飞速发展着，这样一个飞速发展的基石，是集成电路芯片的制造。
在我们的日常工作生活中，像 DVD、数字照相机、数字摄像机等家庭数码电器、个人通信设备、个人电脑以及互联网的高速发展和普及，己经成为现代人类生活中必不可少的部分，而这一切都离不开一个核心---芯片，集成电路的出现是造成多媒体时代兴起的主要原因。
让我们回顾一下整个集成电路的诞生过程，在二十世纪初，量子力学的诞生为半导体技术提供了理论基础。1945 年，BELL 实验室成立了由肖克莱、巴丁和布莱顿三人组成的固体物理研究小组，并于 1949 年由肖克莱提出了结型晶体管理论。1950年，结型晶体管制造成功。1959 年，金属-氧化物-半导体结构(MOS)诞生，人们以之为原型于 1962年制成场效应管(MOSFET)。此后半导体器件类型越来越多，如单结晶体管，双结晶体管等。上述种种器件及其工艺的迅猛发展，促进了集成电路(IC)的诞生。1959 年，科尔申请了专利，首度提出集成电路的思想。此后，集成电路工艺便成为了主流，并于 1968 年左右进入大规模集成电路(LSI)时代、此后，随着集成度的不断提高，从大规模集成电路(LSI)到超大规模集成电路(VLSI)时代，直至当今的甚大规模电路(ULSI)，集成电路工艺已进入深亚微米阶段。
近年来，随着半导体产业的迅速发展，半导体晶片不断地朝小体积!高电路密集度、快速、低功耗方向发展，集成电路现已进入 ULS 亚微米级的技术阶段。同时硅晶片直径逐渐增大，2007 年以后，直径 300mm 硅片成为主流产品。元件内刻线宽度也由 0.18um缩减至 0.13um、65nm 及 45nm 工艺也逐渐进入量产，金属层数由5~6 层向更多层数的目标迈进，器件的尺寸也越来越小，因此对硅晶片表面平整度的要求也随着集成电路技术的飞速发展变得越来越高。 1.2 隔离技术简介
现代的CMOS芯片通常在一块普通的硅衬底材料上集成数以百万计的有源器件(即NMOS晶体管和PMOS晶体管)，然后通过特定的连接实现各种复杂的逻辑功能或模拟