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STI 已填充并平坦化,为什么还可能需要回蚀?

STI 填充、平坦化与回蚀可以服务于不同几何目标。填充把隔离材料放入空腔,CMP 建立中间表面,后续回蚀则可能按需要降低介质相对于半导体的高度。因此,后面去掉一部分材料,并不表示前面的填充没有意义。[T1]

是否完成,要看下一次交接

填满沟槽解决的是空间占据问题:预定隔离区域里有介质,而不是空腔。但这并不能单独规定后续器件构建需要的所有表面高度。平坦化结果也属于中间状态,不一定是各个有源区域最终需要的暴露状态。

以鳍式器件为例,后续构建可能需要部分半导体结构露出周围隔离介质。此时要求的相对几何,与较早阶段“填满隔离区域”的目标不同。具体何时、怎样形成这种状态,必须以真实流程为准,不能把同样的回蚀顺序自动套到平面晶体管或图像传感器隔离模块。

Process checkpoint · 工艺坐标

14nmFIN_RECESSStep 66
工艺截面示意图 · 14nm FinFET · 步骤 66

理解 Fin Recess Etch 的工艺作用

观察降低STI氧化物如何露出更多鳍侧壁,而非降低硅鳍顶部。

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分开看材料数量与几何任务

操作它回答什么问题尚未回答什么问题
填充预定空腔是否被材料占据?最终应该露出多高?
平坦化中间表面是否适合下一步?哪些区域随后需要暴露?
在需要时选择性回蚀是否建立预期相对隔离高度?剩余界面和隔离是否连续?

隔离结构的上边界移动后,剩余部分仍可能继续发挥作用;反过来,“仍看得到介质”也不能证明它已经提供充分隔离。

预期回蚀不同于意外损失

两张图可能都有降低的介质表面,却对应不同过程:一种是在正确中间状态之后按设计回蚀,另一种是较早工序中的非预期损失。区别来自工序目标与顺序,而不是仅凭最终轮廓判断。

因此,只看到“回蚀”这个词还不够。需要确认去除对象、要保留的边界,以及旁边需要保护的材料。选择性和界面状态也是交接要求,即使图中只画出了高度变化。[T1]

一个读图练习:什么变得可接近?

比较回蚀前后的隔离表面时,不要立刻追问去掉了多少材料。先看相邻半导体的哪个表面变得可以接近,再问后续哪一种结构会利用这个表面。

这样就能把材料去除连接到器件任务,也能避免另一种过度推断:教学图中露出的结构更高,并不等于实测驱动电流更大。电学后果仍与完整几何、栅控制、界面及工作条件有关。

原始资料链接

参考来源

[T1] 教科书2000

Silicon VLSI Technology - Full

James D. Plummer, Michael D. Deal, Peter B. Griffin

Silicon VLSI Technology · ISBN 978-0130850379

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常见问题

所有 STI 都需要在 CMP 后回蚀吗?
不需要。应由目标器件几何与具体集成顺序决定。
STI 回蚀与硅鳍回蚀是同一操作吗?
不是。去除对象不同,作用也可能不同,名称里都有“回蚀”并不能证明等价。
隔离材料更少就一定漏电更大吗?
不能这样概括。连续性、相对几何、界面和可能的电流路径需要一起判断。

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