SOI 绝缘体上硅材料的应用与发展 1. 前言 2006 年随着 65 纳米工艺的成熟，英特尔公司 65 纳米生产线步入大批量生产阶段。除英特尔外，美国德州仪器、韩国三星、日本东芝等世界上重要的半导体厂商的 65 纳米生产线也纷纷投产。45 纳米处在研发阶段，如英特尔己有两座12 英寸厂开始试产，估计到 2010 年进入量产。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推动的绝缘体上的硅(SOI，Silicon-on-insu lator)等，被业界公认为纳米技术时代取代现有单晶硅材料的解决方案之一，是维持Moore 定律走势的一大利器。图1 为国际上 SOI 材料头号供应商--法国 Soitec 公司给出的先进材料的发展路线图。SOI、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。 2. SOI 材料的优点 绝缘体上的硅（SOI，silicon-on-insu lator)指的是绝缘层上的硅。它是一种具有独特的“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，在器件性能上具有以下优点： 1) 减小了寄生电容，提高了运行速度。与体硅材料相比，SOI 器件的运行速度提高了 20-35%； 2) 具有更低的功耗。由于减小了寄生电容，降低了漏电，SOI 器件功耗可减小 35-70%； 3) 消除了闩锁效应； 4) 抑制了衬底的脉冲电流干扰，减少了软错误的发生； 5) 与现有硅工艺兼容，可减少 13-20%的工序。 SOI 在高性能超大规模集成电路、高速存贮设备、低功耗电路、高温传感器、军用抗辐照器件、移动通讯系统、光电子集成器件以及MEMS(微机电)等领域具有极其广阔的应用前景，被国际上公认为“21 世纪的硅集成电路技术。” 3．SOI 的制备技术 SOI 材料是 SOI 技术发展的基础，SOI 技术的发展有赖于 SOI 材料的不断进步。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 -ox y gen implantation，即SIMOX)和键合 (Bond)技术。键合技术包括传统Bond a...
