[科普中国]-多孔性硅氧化隔离

多孔性硅氧化隔离（isolation by oxidized porous silicon）简称IOPS，是用多孔性处理和热氧化两项工艺在硅表面上形成电绝缘层的方法。这种方法克服了平面法、局部氧化隔离和空气隔离等方法在工艺上的困难，其特点是不需要高温或长时间的热处理就能形成较厚的绝缘层。

技术背景集成电路中最常使用的隔离技术仍是PN结隔离。这种方法是利用反向偏压PN结来实现元件之间的隔离，虽 然它是用通常杂质扩散技术就容易完成的方法，但是这种方法对集成电路的超高速化，超集成化具有相当致命的缺点。

PN结电容在高速领域已成为不可忽视的杂散电容，它限制了集成电路的工作速度，同时，由于隔离扩散时 横向扩展同纵向扩展程度相同，因此 , 为 了从 耐压 等其它关系 方面考虑隔离扩 散层 同形 成元件的扩散层（例如埋层、收集极补偿扩散层、基极扩散层等）之间必须有一定程度的间隔，所以在提高集成度方面也受到了限制。

工艺流程多孔性硅氧化隔离是将硅片在氟化氢溶液中进行阳极处理，采用适当的电流密度，则硅表面即形成所谓多孔性硅层。多孔性硅层具有非常容易氧化的特性，因此，有选择地使作隔离部分用的硅具有多孔性，然后在湿氧中进行热氧化。多孔性硅氧化为厚绝缘层所需的时间比直接使硅氧化的时间大为缩短。1

发展趋势用IPOS技术试制了超高速双极逻辑电路一有射极跟随器两极无阂值逻辑门电路。这个门电路中的晶体管，其发射极用砷、基极由硼掺杂氧化膜法扩收制成。基区宽度为0.15微米，电阻是利用基极补偿扩散的扩散电阻。布线电极使用了Al-Ni-Au三层结构(所谓TAMS电极)。隔离区多孔化工艺使用了P-型法。各元件同隔离区的间隔仍很宽，但这同PN结隔离情况不同，使用IPOS技术这个较宽的间隔本来是不必要的，但这样做可有效地减小由于隔离区同元件接触而寄生于元件上的杂散电容(例如基区侧面电容)。

测定工作速度结果表明，可以得平均每门传递延迟时间为0.3毫微秒，速度极高。因此，可以认为，将IPOS技术用于超高速集成电路具有光明的前景。 IPOS技术不仅可用于双极集成电路，也可适用于MOS集成电路以及各种个别半导体器件，还可作为在半导体村底中埋入绝缘层的技术等等。2

适用多孔性硅氧化隔离方法不仅适用于双极集成电路，对于MOS集成电路和其它各种分立半导体器件也能适用。

本词条内容贡献者为:

王宁 - 副教授 - 西南大学