Methode om componenten van elkaar te isoleren door ondiepe sleuven in silicium te etsen, met isolatiemateriaal te vullen en met CMP te vlakken. Heeft geen bird's beak zoals LOCOS en is de standaard voor isolatie in fijne LSI's.
Japanse benaming: STI(シャロートレンチ分離)
“STI (shallow trench isolation)” komt voor in 14 oefenvragen uit 5 onderwerpen, bijv. Oxidatie en diffusie, CMP en reiniging, Laagafzetting (CVD, PVD).
Vakgebied: Oxidatie en diffusie
Er worden een dun pad-oxide en een laag siliciumnitride gedeponeerd, waarna lithografie en etsen trenches van ongeveer 200 tot 300 nm diep in het silicium openen. Er wordt een dun liner-oxide gegroeid, vaak door thermische oxidatie of ISSG-oxidatie, om etsschade te herstellen en de hoeken van de trench af te ronden. De trench wordt gevuld met CVD-oxide en geannealed om het te verdichten. Chemisch-mechanisch polijsten (CMP) verwijdert het overtollige oxide en stopt op het nitride, vaak met ceriumoxide-slurries (ceria) met een oxide-nitrideselectiviteit van tientallen tot meer dan 100. Ten slotte wordt het nitride gestript in heet fosforzuur van ongeveer 160 °C.
Bij lokale oxidatie van silicium (LOCOS) maskeert nitride de actieve gebieden terwijl het blootliggende silicium thermisch wordt geoxideerd, maar het oxidatiemiddel diffundeert zijwaarts onder de nitriderand en laat een bird's beak groeien die aan elke kant ongeveer de halve oxidedikte kan binnendringen. Dat gaat ten koste van actief oppervlak, beperkt hoe dicht devices bij elkaar kunnen liggen en laat stappen in het oppervlak achter. STI isoleert met een geëtste en gevulde trench, zodat het oppervlak vlak blijft en de isolatiebreedte door de lithografie wordt bepaald. Het verving LOCOS rond de 0,25 µm-generatie en wordt tegenwoordig ook gebruikt om FinFET-fins te isoleren.
Gewone CVD heeft de neiging bij de opening van de trench dicht te groeien en een holte (void) in te sluiten. Van ongeveer de 0,25 µm- tot de 65 nm-generatie werd STI gevuld met high-density plasma CVD, dat de hoeken tijdens het deponeren wegsputtert; smallere trenches, tot ongeveer 10 nm, gebruiken flowable CVD of spin-on-diëlektrica die van onderaf vullen en daarna in oxide worden omgezet. Ook de hoeken zijn belangrijk: een scherpe bovenhoek concentreert het gateveld en creëert een parasitaire randtransistor, en een divot in het oxide door latere natte reinigingen verergert dit, dus hoekafronding en de beheersing van de recess worden zorgvuldig afgestemd.
Het oxide in STI-trenches zet het naburige silicium onder spanning, en de grootte daarvan hangt af van hoe ver een transistor van de trenchrand ligt, zodat de stuurstroom kan variëren met de grootte van het actieve gebied en de layout. Circuitmodellen en ontwerpregels houden hier rekening mee. Het trenchetsen moet ook microtrenching in de onderhoeken vermijden, wat later tot problemen met het vullen of veldconcentratie kan leiden. In FinFET-flows wordt het STI-oxide na CMP teruggeëtst (recess) om het bovenste deel van elke fin bloot te leggen, en de diepte daarvan bepaalt de actieve finhoogte.
Antwoord: A. Ceria (ceriumoxide)
Ceria (ceriumoxide) bindt chemisch met oxidefilm en polijst die efficiënt, terwijl additieven (oppervlakteactieve stoffen zoals aminozuren) op het nitrideoppervlak adsorberen en het polijsten daar onderdrukken, zodat de polijstselectiviteit van oxide ten opzichte van nitride kan oplopen tot enkele tientallen tot meer dan 100. Het wordt gebruikt om bij STI-CMP, waarbij nitridefilm als stopper dient, vlakheid te combineren met het gemakkelijk stoppen van het polijsten. Kenmerkend is ook dat met weinig deeltjes snel kan worden gepolijst.
LOCOS groeit dik thermisch oxide in niet-gemaskeerde gebieden en heeft last van bird's-beak-indringing en stappen in het oppervlak. STI etst trenches, vult ze met oxide en vlakt ze met CMP, wat vlakke oppervlakken en veel smallere isolatie oplevert.
De trenches zijn maar een paar honderd nanometer diep, ondiep vergeleken met deep trench isolation van enkele micrometers diep, die in sommige bipolaire, vermogens- en beeldsensortechnologieën en oudere DRAM-technologieën wordt gebruikt.
Ceriumoxide (ceria) verwijdert siliciumoxide efficiënt en polijst met geschikte additieven siliciumnitride nauwelijks. Door de hoge oxide-nitrideselectiviteit stopt het polijsten betrouwbaar op de nitridelaag.
In huidige fijne LSI's wordt hoofdzakelijk STI gebruikt, waarbij in silicium een ondiepe gleuf van ongeveer 200 tot 300 nm diep wordt gegraven, met CVD-oxide wordt opgevuld en met CMP wordt vlakgemaakt.
Welke methode wordt hoofdzakelijk gebruikt voor elementisol…Het verschil in snelheid door kristaloriëntatie is klein en ook de hoeken van STI-gleuven worden afgerond en gelijkmatig geoxideerd, dus het wordt gebruikt voor lineroxiden, gate-oxiden en heroxidatie van nitridefilms.
Welke methode laat waterstof en zuurstof dicht bij het wafe…De indringing kan aan één zijde ongeveer de helft van de oxidedikte bedragen en vermindert het werkzame oppervlak van het element, dus werd LOCOS vanaf ongeveer de 0,25 µm-generatie door STI met gleuven vervangen.
Hoe heet bij LOCOS (selectieve oxidatie) het verschijnsel w…Met thermische oxidatie gemaakt SiO2 heeft een hoge isolatie en een goede grensvlakkwaliteit met silicium, en is gebruikt voor de gate-isolator van MOSFET's, de isolatie die elementen elektrisch scheidt (LOCOS, liner van STI), maskers voor ionenimplantatie en diffusie, en oppervlaktebescherming bij implantatie.
Welk gangbaar gebruik van thermische oxidefilm van silicium…Bij oxidatie bij lage temperatuur blijft de spanning gemakkelijk bestaan, en bij uitstekende delen zoals de hoeken van STI-gleuven wordt de oxidatie door de spanning vertraagd, zodat de hoek scherp wordt, het veld zich concentreert en de eigenschappen verslechteren; daarom worden hoeken afgerond met oxidatie bij hoge temperatuur of ISSG.
Wat is de belangrijkste reden dat de drukspanning van door …CMP LOCOS CVD Ceria (ceriumoxide) Vogelsnavel (bird's beak) FinFET Thermische oxidatie Slurry Kristaloriëntatie Ionenimplantatie