soi的简介及其制备技术

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1、题目(中)SOI的简介及其制备技术(英)TheintroductionandpreparationtechnologySOI姓名与学号指导教师_年级与专业所在学院SOI的简介及其制备技术[摘要]SOI材料被誉为“二十一世纪硅集成电路技术”的基础，他可以消除或者减轻体硅中的体效应、寄生效应以及小尺寸效应等，在超大规模集成电路、光电子等领域有广阔的应用前景。介绍了主要隔离、智能隔离、硅片玻璃以及外延层转移等集中主要的制备SOI材料的方法以及近期相关的研究成果。本文将以初学者为对象，简单地介绍SOI极其制备技术。[关键词]SOI硅材料多孔硅多晶硅键合技术[正文]SOI简介S

2、OI，全称：Silicon-On-Insulator，即绝缘衬底上的硅，也称为绝缘体上的硅。SOI技术是在顶层硅和背衬底之间引入了一层埋氧化层，是一种具有独特的“Si／绝缘层／Si”三层结构的新型硅基半导体材料。它通过绝缘埋层（通常为SiO2）实现了器件和衬底的全介质隔离。下面就SOI的发展、优点、分类以及发展前景进行简单介绍。虽然SOI技术出现了很久，但是取得突破性进展是在20世纪80年代后期。以下是SOI技术列表（以大概发展时间为序）工艺缩写技术异质外延硅SOS蓝宝石上硅（Si/Al2O3）、尖晶石上硅、氟化钙上硅多晶硅沉积DI电解质隔离硅上同质外延硅BLO横向外

3、延生长（选区外延）液相再结晶ZMR区熔再结晶/电子束/激光/热灯丝多孔硅FIPOS多孔氧化硅全隔离离子束合成SIMOXSIMNISIMCA注氧隔离注氦隔离注碳隔离键合BESOI键合和背面腐蚀SOI层转移UNIBONDBLTRANNanoCleaveSmartCut/多孔硅+层转移H+/Si+层转移混合过程SOASilicononAnything-layertransfer混合过程SONSilicononNothing-preferentialetchingSOI材料具有了体硅等其他硅材料所无法比拟的优点：1）速度高----全耗尽SOI器件具有迁移率高、跨导大、寄生电容

4、小等优点使SOICMOS具有极高的速度特性。2）功耗低----全耗尽SOI器件漏电流小，静态功耗小；结电容与连线电容均很小，动态功耗小。3）集成密度高----SOI采用介质隔离，不需要制备体硅CMOS电路的阱等复杂隔离工艺，器件最小间隔仅取决于光刻和刻蚀技术的限制。4）成本低----SOI技术除了衬底材料成本高于硅材料外，其他成本均低于体硅。SOICMOS的制造工艺比体硅至少少3块掩模板，减少13~20%的工序。5）抗辐照特性好---全介质隔离结构，彻底消除体硅电路中的闩锁效应。且具有极小的结面积，因此具有非常好的抗软失效，瞬时辐照和单粒子翻转能力。SOI可以根据它的

5、硅膜厚度分为两类：薄膜全耗尽结构（FD）和厚膜部分耗尽结构(PD)。由于SOI的绝缘介质把硅隔开，所以厚膜SOI结构上的器件正、背界面的耗尽层之间不互相影响，在它们中间存在一中性体区，这一中性体区的存在使得硅体处于电学浮空状态，产生了两个明显的寄生效应：“翘曲效应”效应和晶体管效应。如果将这一中性区接地，则厚膜器件工作特性便和体硅器件特性几乎完全相同。而基于薄膜SOI结构的器件由于硅膜的全部耗尽完全消除“翘曲效应”，且这类器件具有低电场、高跨导、良好的短沟道特性和接近理想的亚阈值斜率等优点。SOI技术适应范围很广，除了在集成电路中使用外，还被用于微光机电MEMS系统的

6、制造，如3D反射镜阵列开关。现在，科学家已经开始基于SOI技术的光通信器件、微机械、传感器和太阳能电池的研发。东芝研发中心、Atmel公司、NXP等著名电子材料研发公司已经着力SOI技术的研究和革新，SOI技术正在日新月异地发展中。SOI的发展前景：因为SOI材料相比于其他硅材料的巨大优点，以及技术进步和市场驱动日益推动着SOI材料的商品化，SOI材料正在以强盛的势头发展着。随着国际信息产业的迅猛发展，作为半导体工业基础材料的硅材料工业，尤其是SOI材料工业也将随之强势发展。有关专家预测，在2012年之后，硅材料无论在质量还是在数量上，以及在直径增大上，都将上一个新的

7、台阶。现在的电子产品使用SOI材料的趋势将会继续下去，并且SOI覆盖面将会越来越广，可以说，SOI有良好的发展前景。SOI制备技术：SOI技术的发展有赖于SOI材料的不断进步，而缺乏低成本、高质量的SOI材料一直是制约SOI技术进入大规模工业生产的首要因素。近年来，随着SOI材料制备技术的成熟，制约SOI技术发展的材料问题正逐步被解决。SOI材料的制备技术归根结底包括两种，即以离子注入为代表的注氧隔离技术(Speration—by—oxygenim—plantation，即SIMOX)和键合(Bond)技术。键合技术包括传统的BondandEtchb