最近讀者問:“正常器件間的STI是通過填充OX做器件隔離的,你有了解過除了OX,還combine其他材料來做器件隔離嗎?”
在傳統CMOS工藝中,STI(Shallow Trench Isolation)隔離主要是用SiO?(通常是TEOS氧化物或HDPCVD氧化物)來填充凹槽完成的,這是你說的“填充OX”。
但隨著器件尺寸進入10nm以下、以及FinFET/CFET結構的普及,單獨用SiO?填充已不足以抑制寄生漏電、隔離噪聲、控制應力等。于是業界開始在STI中 組合其他材料 來優化性能,常見做法包括:
? 氮化物層 (Si?N?)
在STI trench底部或側壁沉積一層薄的氮化硅(Liner Nitride),用來調節應力和抑制氧擴散,防止隔離氧化物侵入溝道區域造成LOCOS遺留問題。
這層氮化物也可以幫助減少應力誘導缺陷(特別在FinFET中對機械應力非常敏感)。
? 高k材料
在特定工藝中(如一些高性能或低功耗器件),為了更好地隔離噪聲或降低寄生電容,會在STI中插入高k絕緣層(例如Al?O?、HfO?),尤其是用于RF或模擬電路的隔離優化。
? 有機或低k材料
在某些特殊SOC或模擬/數字混合芯片中,局部STI中會在氧化物上方疊加有機低k材料層,以進一步降低互聯層之間的寄生電容。
? 碳摻雜氧化物 (SiOC)
有些先進工藝在STI頂部與第一層金屬之間,會使用SiOC來調節應力并優化RC延遲,這雖然不直接“填在STI槽中”,但同樣是STI整體堆棧的關鍵材料。
此外,對于FinFET等非平面結構,還有 Shallow Trench Fill with Flowable Oxide (FLOX),再配合氮化物或應力調控層,甚至有部分廠商嘗試用多層STI填充(氧化物+氮化物交替層)來精細調控應力分布。
所以,結論:除了SiO?,現代CMOS STI隔離確實已經發展到 Si?N?、Al?O?、HfO?、SiOC、甚至有機低k材料 的組合應用,以滿足更小器件尺寸下對隔離性能、寄生、應力、噪聲的更高要求。
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