场氧与栅氧描述的是不同的电学职责。在传统硅 MOS 示例中,栅氧把栅电极与预期沟道隔开,同时允许电容耦合来控制沟道;场氧用于有源器件区域之间的隔离,帮助抑制那里不需要的导电。两者都可以是二氧化硅;认出材料,并不等于认出其职责 。
对照位置与目的
| 问题 | 栅氧 | 场氧 |
|---|---|---|
| 相关区域在哪里? | 栅电极与预期沟道之间 | 有源器件之间的隔离区 |
| 电学任务是什么? | 绝缘,同时提供有用的栅—沟道耦合 | 抑制器件之间不需要的电连接 |
| 阅读时必须找到什么? | 栅、介质与沟道的共同结构 | 被分开的有源区及可能的寄生路径 |
“薄”和“厚”不足以定义这两个名称。用于另一工作电压要求的厚栅氧,仍是栅介质。职责取决于器件结构,不仅取决于厚度。
Process checkpoint · 工艺坐标
理解 STI Fill Conformal CVD Oxide 的工艺作用
阅读开头解释,指出 STI 填充介质用于分隔有源区,并明确这是沟槽隔离而非 LOCOS 场氧生长。
与「场氧与栅氧:隔离与栅控职责」相关的流程位置:40nm BSI CMOS Image Sensor · STI · Step 38
栅控与隔离是两个目的
栅介质是 MOS 结构的一部分:栅电压通过绝缘层改变半导体表面的静电状态。教材的 CMOS 示例先去除已有表面氧化物,再生长供晶体管栅使用的氧化物,说明硅上原本存在的氧化物,并不一定就是最终栅氧 。
在隔离区,氧化物上方的导电层也可能构成非预期的 MOS 结构。教材解释了为什么场氧下方掺杂不足时,表面可能反型,并通过寄生场晶体管连接相邻器件 。因此,有氧化物不等于无条件保证隔离;几何、下方半导体与电学条件也有影响。
条件与反例
当两类氧化物都暴露时,同一种去氧化物化学体系可能同时影响它们。教材示例中,去掉薄表面氧化物的同时,也会去掉部分场氧 。化学品名称不能按电学职责选择材料;必须检查暴露范围与材料响应。
不能把所有厚氧化物叫场氧,也不能把所有薄氧化物叫栅氧。层间介质、硬掩模和牺牲氧化物各有不同任务。流程需要隔离,也不代表它采用历史上的场氧生长几何。浅沟槽隔离填充已经刻出的沟槽,可用于对照隔离职责,却不是流程采用 LOCOS 场氧生长的证据。
用隔离工位与栅工位练习
在免费 40nm BSI CIS 流程中,对照 STI 填充共形 CVD 氧化物与薄栅氧化层生长。登录后可阅读完整说明。
阅读各自开头的解释,辨认哪一步讨论有源区之间的分隔,哪一步为逻辑晶体管栅建立介质。说明为什么即使都含氧化物,也不能互换电学职责。第一站是沟槽填充示例,不能改称 LOCOS 场氧生长。本任务检验隔离与栅控的区别,不认证反应器化学、厚度规格或后文的全部可靠性论断。
要继续理解同一集成中的两类栅介质,可读双栅氧化层。薄栅与厚栅的比较,以及场氧与栅氧的比较,回答的是不同问题。
参考来源
Silicon VLSI Technology - Full
James D. Plummer, Michael D. Deal, Peter B. Griffin
Silicon VLSI Technology · ISBN 978-0130850379