STI与LOCOS工艺对比及应用分析

STI（Shallow Trench Isolation，浅槽隔离）和LOCOS（Local Oxidation of Silicon，局部氧化硅）是集成电路制造中两种常见的器件隔离技术。它们在工艺步骤、性能特点和应用场景上存在显著差异，以下是两者的对比分析：

1. 工艺原理对比

LOCOS（局部氧化硅）

• 工艺步骤：

1. 在硅衬底上沉积氮化硅（Si₃N₄）作为掩模。

2. 通过光刻和刻蚀形成隔离区域的图形。

3. 高温氧化（~1000°C）使未被氮化硅覆盖的区域生长二氧化硅（SiO₂），实现器件间的隔离。

4. 去除氮化硅掩模。

• 关键特点：

• 鸟嘴效应（Bird's Beak）：氧化过程中SiO₂会横向扩展，导致隔离区域边缘变宽，占用额外面积。

• 热应力：高温氧化可能引入缺陷，影响器件可靠性。

• 工艺简单，成本较低，但隔离精度和密度有限。

STI（浅槽隔离）

• 工艺步骤：

1. 在硅衬底上沉积氮化硅和氧化硅作为硬掩模。

2. 通过光刻和干法刻蚀在硅中形成浅槽（深度通常为0.3-0.5μm）。

3. 填充高密度等离子体氧化物（HDP Oxide）或化学气相沉积（CVD）氧化物。

4. 化学机械抛光（CMP）平坦化表面，去除多余材料。

• 关键特点：

• 无鸟嘴效应：隔离边界清晰，节省面积，适合高密度集成。

• 低温工艺：减少热应力，提升器件可靠性。

• 工艺复杂，需CMP和高精度刻蚀技术，成本较高。