MOS管沟道截止环与局部氧化等平面隔离工艺技术分析

1、MOS沟道截止环

在CMOS集成电路中的场效应管之间，原来应该是自然隔离的，如图4.1-4所示。管1的漏源与衬底反偏置，管2的漏源也与衬底反偏置，因此两只管子漏源之间是相互隔离的。但在实际电路中，管子之间存在着寄生的MOS场效应管，称为场反型MOS管。如图4.1-4所示，两只管子之间的区域称为场区，当场区上跨有带负电的铝条时，只要负电压足够高，场区硅的表面也会反型，而使场反型MOS管导通，场反型MOS管开始导通时铝条上的电压称为场开启电压VTF。要得到管子间良好的隔离特性，要求场开启电压足，够高，至少应大于电路所用的电源电压。

场开启电压的大小与场区氧化层厚度及硅衬底掺杂浓度有关，氧化层越厚，衬底浓度越

高，场开启电压越高。为此，可以用沟道截止环或局部氧化等平面隔离的方法来提高VTF，现管子间的隔离。

所谓沟道截止环，就是在p沟MOS管的四周衬底上制作一圈n⁺环，以防止n^-衬底区反型成p型而使场反型MOS管导通，如图4.1-5a所示，同时在n沟MOS管的四周衬底（p阱）上制作一圈p⁺环，以防止p^-衬底区反型成n型，而使n沟场反型MOS管导通，如图4.1-5b所示，在CMOS集成电路中，PMOS管的n⁺沟道截止环可与NMOS管的漏源磷扩散同时进行，NMOS管四周的p⁺沟道截止环可与PMOS管的漏源翻扩散同时进行，因此，它的制作工艺还是比较简单的；由于截止环是与漏源一起扩散的，故它的浓度较高，所以能得到较高的场开启电压，其缺点是截止环占用面积较大，集成度不高。

沟道戴止环是通过加大衬底杂质浓度来提高场开启电压VTF的，同时还可以采用加大氧化层厚度来提高场开启电压。但若氧化层较厚，会引起场区与有源区之间存在着高的台阶，当铝条跨过台阶时，会产生断铝现象。为了克服这种断铝场象，研制了局部氧化等平面隔离工艺。

2、MOS等平面隔离工艺

局部氧化等平面隔离工艺如图4.1-6所示。它的工艺过程是，在有源区上盖有Si3N4，以掩蔽厚的氧化物的生长，而在场区形成较厚的场氧化层。由于生长SiO2是氧与硅的化学反应，氧化过程中必然消耗掉一定数量的硅，因此约有40%的场氧化层厚度是埋在有源区硅表面以下，这就降低了场区与有源区之间的台阶高度，起到了等平面隔离的效果。其工艺步骤为：（1）初始氧化；（2）淀积Si3N4；（3）光刻场区；（4）场氧化；（5）去除Si3N4。

自从有了离子注入技术后，可以用Si3N4，作掩蔽进行场注入，例如在p沟道MOS管的场区中注入磷，在n沟道MOS管的场区中注入硼，以增加场区衬底的掺杂浓度，进一步提高场开启电压VTF。

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