SOI——纳米技术时代的高端硅基材料

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1、万方数据第38卷第1期2008年2月微电子学MfcroelectronicsV01．38。No．1Feb．2008SoI一纳米技术时代的高端硅基材料林成鲁(中国科学院上海微系统与信息技术研究所；上海新傲科技有限公司，上海201821)摘要：绝缘体上硅(SOI)是纳米技术时代的高端硅基材料。详细介绍了SOI在半导体技术领域中的应用，以及近年来为满足SOI的特殊应用要求研发的多种SOI新材料及其制备技术；综述了绝缘体上应变硅(sSOI)，绝缘体上锗(GOI)等SOI技术的现状和发展动向；最后，对SOI技术的发展前景进行了展

2、望。关键词：高端硅基材料；绝缘体上硅；绝缘体上应变硅；绝缘体土锗中图分类号：TN304文献标识码：A文章编号：1004—3365(2008)01—0044—06SOI。___。·——AdvancedSilicon-BasedMaterialsforNanotechnologyEraLINCheng—lu(ShanghaiInstituteofMicrosystemandInformationTechnology，TheChineseAcademyofSciencesIShanghaiSIMGUITechnologyCo

3、．，Ltd．，Shanghai201821，P．R．China)Abstract：Silicon-On-Insulator(SOI)isanadvancedsilicon-basedmaterialforNanotechnolcIgYEra．Applications0fSoIinmicroelectronicsaredescribedindetailAvarietyofnovelS01materialsforspecificapplicationsisexam-ined．alongwiththeirfabricatio

4、ntechnologies．Thestate-of-the-artofSOltechnology，includingstrainedsilicon-on-insulator(sSlolI)andgermanium-on-insulator(GOI)，isreviewed．Andfinally，thedevelopmenttrendandfutureprospectofsImtechnologiesarediscussed．Keywords：Advancedsilicon-basedrnaterial；Siliconon

5、insulator(S01)；Strainedsilicononinsulator(ssoI)E】殴蜒IC：25201纳米技术时代的高端衬底材料集成电路的特征尺寸在1999年开始缩小到亚100nlTI，英特尔(Intel)在2006年6月实现了90nm与65am的“制造接替”；65nm技术代的微处理器(CPU)由物理栅长仅为35nm的近三亿只金属一氧化膜一半导体场效应晶体管(MOsFET)组成，在芯片生产方面实现了里程碑式的跨越。英特尔45nm处理器已正式宣布量产，全球独家首次采用高五金属栅技术。英特尔为半导体制造技术

6、带来了一次革命，从而使摩尔定律(Moore’SLaw)得到进一步延伸。根据“国际半导体技术发展路线图”(ITRS)的预测，摩尔定律所预测的高速发展至少将持续到2020年，那时的晶体管物理栅长将是6rim!在6年收稿日期：2007-12—15；定稿日期：2008-01—15后的2013年，集成电路将进入32am技术代，并于2016年进入22am技术代。随着芯片集成度的进一步提高，即器件特征尺寸的进一步缩小，将会面临大量来自传统工作模式、传统材料，乃至传统器件物理基础等方面的问题。因此，必须在器件物理、材料、器件结构、关键

7、工艺、集成技术等基础研究领域寻求突破。集成电路发展到目前极大规模的纳米技术时代，要进一步提高芯片的集成度和运行速度，现有的体硅材料和工艺正接近它们的物理极限，在进一步减小集成电路的特征尺寸方面遇到了严峻的挑战，必须在材料和工艺上有新的重大突破。目前，在材料方面，重点开发绝缘体上硅(SOI)、应变硅、Ge—si、金属栅、低k及高忌介质材料等。业界公认，SOI技术已成为纳米技术时代取代现有单晶硅材料的解万方数据第1期林成鲁：SOI一纳米技术时代的高端硅基材料决方案之一，是维持摩尔定律走势的利器。图1是国际上SoI材料头号供

8、应商——法国Soitec公司给出的先进材料发展路线图，绝缘体上硅(S01)，绝缘体上应变硅(sSOI)和绝缘体上锗(GOI)将成为纳米尺度极大规模集成电路的高端衬底材料‘¨。图1纳米技术时代的高端衬底材料发展路线图Fig．1RoadmapofadvancedsubstmtematerialsforNanotechnologyEra