这种工艺开始是把晶圆的表面刻蚀成口袋状(pocket)或者沟槽(参见下图)。可以是各向同性的湿法刻蚀,也可以是各向异性的干法刻蚀。各向同性刻蚀的轮廓遵循晶圆本身的晶向结构。而干法刻蚀则可以造沟道的形状。这一步刻蚀的目的就是使芯片表面的pket面积最小。若pocket面积太大,则会限制电路的封装密度。
刻蚀之后,pocket的边缘被氧化而且在pocket里面回填人多晶硅。下一步就是把晶圆翻转过来,将晶圆研磨一直到露出氧化层为止。经过这些步骤之后,芯片的表面就变成被氧化物绝缘层pocket隔开的原始的单晶硅材料。电路元器件就做在单晶硅的pocket中,每一个pocket都被三边的二氧化硅层所包围。在正常的条件或者在有辐射的环境中,二氧化硅的介电的性质都可以防止漏电流。
局部氧化隔离工艺(LOCOS):结隔离占用了宝贵的芯片表面面积,而介质隔离也消耗了芯片的面积而且还需要增添额外的工艺步骤。现在备受人们欢迎的另一种方法是局部氧化隔离工艺(参见下图)。这种工艺就是在晶圆的表面淀积一层氮化硅,然后再进行刻蚀。有源区器件将在氮化硅所确定的区域生成。对部分凹进区进行氧化。由于氧气不能穿过氮化硅,所以只有暴露在外面的硅才可能被氧化。生成的二氧化硅中的硅来自与晶圆的表面,由于二氧化硅的密度比硅要小,所以有二氧化硅层的区域要比原始的硅晶圆表面稍微高一些。相对与晶圆表面来说,只是部分凹陷。
经过氧化之后,要把氮化硅去掉,只留下空闲区用来生成电器件。下图表示了另一种局部氧化隔离工艺。在这种工艺中,芯片表面在氧化之前就被刻蚀。通过正确计算要刻蚀掉的量,后来的氧化层就会比最初的芯片表面低了。下图就表明了双极型晶体管设计利用局部氧化隔离工艺的过程。
集电极接触:在集成电路双极型晶体管的截面图中(参见下图),我们提到在集电极接触下面有一个掺杂区。这个掺杂区是在芯片的下面沿着N型掺杂的发射极形成的。这个发射极被命名成N+,说明它是高浓度的掺杂。集电极接触下面的N+区域的存在,是为了给金属铝和芯片的集电极之间提供一个电阻率较低的电阻。
MOS集成电路的形成MOS局部氧化隔离:MOS晶体管之间由于不共享电器件,所以它在一定程度上是自我隔离的,但是器件会存在漏电流,特别是当空间变小时。所以有必要进行隔离来阻止漏电流。这种结构一般称为“沟道停止”(channel stop)。
局部氧化隔离是首选的对隔离技术。然而,在高级电路中如何使局部氧化隔离更有效,仍然有几个问题需要解决图。其中一个问题就是在氮化硅边缘生长的“鸟嘴"(参见下图)。这个“鸟嘴”占用了实际的空间,增大了电路的体积。性能方面,在氧化过程中,在硅中产生应力破坏。这种应力是因为氮化硅和硅之间热膨胀性能的不同。解决应力的办法就是在氮化硅的下面生长一层薄的氧化硅。我们称它为“衬垫氧化层”(pad oxide)。