LOCOS, STI, Narrow Width Effect

Isolation은 소자와 소자를 분리하는 절연구조를 의미한다. (PN접합의 간섭을 막기 위해 사용)

이런 구조를 만드는 방식은 과거에는 LOCOS (LOCal Oxide of Silicon)이라 하여,

실리콘 산화 절연막을 산화공정의 기법으로 만들었다.

 

LOCOS방식은 Isolation의 깊이를 깊숙이 만들지 못하고, 넓게 펴지며 소자 영역인 Active 영역으로 마치 새의 부리 (Bird’s Beak)모양으로 산화막이 뾰족하게 파고 들어가며 형성되는 문제가 있다.

 

※ 산화막이 증착되면서 기존에 있던 산화막도 같이 증착되면서 양 옆이 들리게 되고, 이 부분을 Bird’s Beak이라고 한다.

 

이런 절연기법은 공정 미세화 측면에서 좋지 않음.

LOCOS (LOCal Oxide of Silicon)

 

이후 공정에는 실리콘에 Etch로 구멍을 뚫어 산화 절연물질을 박막증착의 방식으로 채워넣는 STI (Shallow Trench Isolation) 방식을 채용하여, 깊이가 깊고 Bird’s Beak 없어 절연기능이 LOCOS보다 좋다.

 

※ 깊이가 깊은 구조를 HAR(High Aspect Ration) Structure 라고 한다.

 

 

Narrow Width Effect는 트랜지스터 채널 폭이 점점 작아지면서 Vth가 증가하는 현상을 말하는데, 보통 과거의 LOCOS 방식의 Isolation을 사용할 때 심하게 발생했던 문제이다.

 

LOCOS 기법으로 만들어진 Isolation 구조에서 Bird’s Beak 부위는 절연막이 얇기 때문에, 이 영역에 Gate전계가 하부에 영향을 미치게 된다. 그래서 Inversion 채널을 만들기 위해 Gate에 전압을 인가하면 Bird’s Beak 하부에 Depletion 영역이 생기고 채널 Inversion이 생기는 것을 방해하게 된다.

 

그래서 문턱전압이 증가하게 되고 채널 폭이 점점 줄어들수록 그 영향이 커지게 되는 것을 Narrow Width Effect이라고 한다. STI 구조는 채널 폭의 끝 영역에 Bird’s Beak이 발생하지 않아서 Narrow Width Effect 영향이 없어지게 된다.

 

 

STI (Shallow Trench Isolation)