SOI 介绍
SOI的简介及其制备技术
题目(中) SOI的简介及其制备技术(英) The introduction and preparation technology SOI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SOI，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）实现了器件和衬底的全介质隔离。
为SiO2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SOI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、寄生电容小等优点使SOI CMOS 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。
SOI CMOS 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技术及其设备
ｉ ｅｔ ｇｅｕｐ ｎａｅｎｒｄ ｃｄ ｎ ｃｉ ｑｉｍｅ ｔｒ ｔ ｕｅ ． ｊ ｎ ｉ ｏ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｉ ｃ ｎ ｏ — ｓ ｌｔ ｒ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｕｌ ａｔ ｉ — Ｏ１： ｔａｎ ｄ ｓ ｉ ｏ Ｏ１ Ｂｉ ｅ ｍ ｌｗ； ｒｖ ｔ ｙ ｒ ｓ Ｓ ｌ ｏ — ｎ Ｉ ｕ ａｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ； ｔ －ｈ ｎ Ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ Ｓ ｒ ｉ ｅ ｌ ｎ Ｓ ； ｇｂ ａ ｆ ｉｃ ｏ Ｐ ｉａｅ
束流 专用 氧 离子注入 机 。
关键词：ｓ Ｉ ０ 技术；超薄 Ｓ Ｉ Ｏ ；应 变硅 ｓ Ｉ ０ ；大束流；专用氧离子注入机
中图分类号 ：Ｔ ３ ５ ３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ０ － ５ ７ ２ ０ ） ０ ０ ４ － ３ Ｎ ０ ． ０ ４ ４ ０ （０ ６ ０ － ０ ３ ０
ｔｃ ｎ ｌｇ ， ￣ ｉｅ ｉｃ ｎ Ｓ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｓ ｑ ｉｍｅ ｔ ｕ ｈ ａ ｉ ｅ ｍ ｏ ｐ ｉ ａｅｏ ｙ ｅ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｓ ａｎ ｄｓｌ ｏ Ｏｌ ｅ ｈ ｏｏ ｙａ ｄｉ ｕｐ ｎ ｃ ｓｂｇｂ ａ ｆ ｗ ｒ ｔ ｘ ｇ ｎｉ ｉ ｔ ｔｅ ｓ ｌ ｖ ｏ
采用 Ｓ Ｉ Ｏ 技术 的 ０ ２ ｍ ．２
Ｃ Ｏ ｓ 艺 量产 化 Ｍ Ｓ７ 上
Ｐｗ ｒ Ｐ ７ ５ ｏ ｅ Ｃ ０
处 量 器
采用 Ｓ １ Ｏ 技术 的 ０ １ ｍ ．８
Ｃ Ｏ 一 ｓ 艺 量产 化 ＭＳ ８ 上 Ｃ Ｏ ｓ 艺黾 产化 ＭＳ ８ 工
ｌ Ｈ ｏ ｅ ｚＰｗｒ Ｇ
况 ，Ｉ Ｍ已采 用 ｓ Ｉ技 术量产 多种 处理 器 。至 今 ， Ｂ ０ 术节点推进 至 １ ＇ 这表 明在 ６ ／节 点以后必须 采 ６／１ １ ／ ／ ５ｎｌ ｌ Ｏ 和应变硅两项 ｓＩ ０ 技术已步入实用化阶段。ｓ Ｉ ０ 器件广泛用于高 用上述两项技 术 ，同时也说 明采用 ＳＩ Ｃ向纳 米尺度 发展有着 深远 的意 义 。 速 ，低 功耗和变高可靠 电路 ，应用领域 已从宇航 、 技 术对推动 Ｉ
SOICMOS工艺及产品介绍
SOICMOS工艺及产品介绍SOICMOS工艺是指表面贴装封装技术中的一种封装方式，特点是具有小体积、低功耗和较高性能的特点。
SOICMOS工艺是半导体工艺中的一种重要技术，常用于集成电路和微处理器的制造中。
下面将详细介绍SOICMOS工艺的特点及其应用领域。
首先，SOICMOS工艺具有小体积的特点。
SOIC是小外形封装技术的缩写，它采用了非常小巧的封装形式，通常为1.27mm的脚距，可以容纳更多的引脚在相同的尺寸范围内。
这使得SOICMOS产品尺寸更小，适用于空间受限的应用场景，如便携式电子设备和智能穿戴设备。
其次，SOICMOS工艺具有低功耗的特点。
由于SOICMOS工艺采用了先进的制造技术和材料，导致电子器件的功耗较低。
这使得SOICMOS产品在电池供电的便携式电子设备和无线通信设备中具有较长的电池续航时间。
同时，低功耗的特点也使得SOICMOS产品在低功耗应用领域，如传感器和物联网设备中得到广泛应用。
最后，SOICMOS工艺具有较高的性能。
SOICMOS工艺采用了先进的半导体制造工艺，可以制造出高性能的集成电路和微处理器。
这些器件具有高的工作频率、高的计算能力和优秀的信号处理能力，能够满足现代电子设备对性能的要求，如智能手机和电脑等高性能设备。
除了以上的特点之外，SOICMOS工艺还有一些其他的优点。
首先，SOICMOS工艺具有良好的可靠性，具有较低的温度漂移和电压漂移，能够在不同工作环境下保持稳定的性能。
其次，SOICMOS工艺制造的器件成本相对较低，能够满足大规模生产的需求。
SOICMOS工艺的应用领域非常广泛。
首先，它被广泛应用于消费电子产品中，如智能手机、平板电脑和电视等。
其次，SOICMOS工艺还被用于工业自动化设备和仪器仪表中，如工业控制器、机器人和测试设备等。
此外，SOICMOS工艺还被应用于医疗设备、汽车电子和航空航天等领域。
总结起来，SOICMOS工艺是一种具有小体积、低功耗和较高性能的封装技术。
自热效应
AlN
AlN凭借其优异的材料性能,成为替代Si02作为SOI埋氧化层 材料的热门选择。
小结
AlN材料具有热导率高、电阻率大、击穿场强高、热膨胀系 数与硅相近等优良性能，更是优异的介电和绝缘材料。 用AlN取代二氧化硅作SOI的绝缘埋层可以显著削弱自加热 效应，提高SOI技术在高温、大功耗电路方面的应用。
为此建立新型的 SOI 埋层结构 SOANN(Silicon On Aluminum Nitride with Nothing),即用AlN代替传统的热 Si02材料,并在SOI埋氧化层中引入空洞散热通道。
SOANN结构
用AlN做为SOI埋氧化层的材料,降低了晶格温度,有效抑制 了自热效应。埋氧化层中的空洞,可以进一步提供散热通道, 使埋氧化层的介电常数下降,减小了电力线从漏端通过埋氧 到源端的耦合,有效抑制了DIBL(DrainInduction Barrier Lower)效应。
SOI-CMOS器件的自热效应
汇报人：陈珊珊
2016-3-4
1 SOI介绍
2
自热效应
目录
总结 控制措施 3
4
1
SOI
SOI(Silicon一On一Insulator,绝缘衬底上的硅)技术是指在
绝缘衬底上形成一层单晶硅薄膜,或是单晶硅薄膜被绝缘层 (通常是SiO2)从支撑的硅衬底中分开而形成的材料结构。 这种技术可实现器件有源区与衬底完全隔离,从而消除一般 体硅CMOS器件中衬底对器件工作时的影响。
展望
随着SOI技术的应用更加广泛，对于自热效应所产生影响的 研究将会继续下去，不仅仅在器件层次，还要提高到集成电 路层次以及各种特殊电路的层次。技术的不断进步，新的 SOI结构以及新的SOI材料将会不断的推出，自热效应对相关 器件带来的负面影响将会被逐步缩小，进一步促进SOI器件 的应用与发展！
soi 的用法 -回复
soi 的用法-回复Soi 是一个泰国方言词汇，源于泰语的"สุด " （soot）一词，意为"艳丽" 或"亮丽"。
在旅游行业中经常用来形容热闹繁华的地区或场所。
随着时间的推移，soi 不仅仅用于旅游行业，而且在其他领域也得到了广泛的应用。
本文将逐步介绍soi 的用法和涵义。
首先，soi 最初是用于描述泰国的街道和巷弄的。
在泰国，街道通常以编号命名，而soi 则是用来描述与主要街道相连的小巷。
这些小巷通常充满了商店、摊位和居民家庭。
出于这个原因，soi 通常与热闹、拥挤和活力的地方相关联。
然而，随着时间的推移，soi 的应用范围不再局限于泰国街道。
它已逐渐成为一个更广泛的词汇，用来形容人们所在的环境或情境。
在这种情况下，soi 的含义可以根据具体的上下文而有所不同。
它可以用来描述一个热闹的聚会、一个繁忙的工作场所，或者一个充满活力和创造力的社区。
此外，soi 还可以用来描述个人的特质或风格。
当一个人被形容为"soi" 时，这意味着他或她的外表或个性非常吸引人。
这个词可以用来形容某人的时尚品味、独特的风格或魅力。
在社交媒体上，人们经常使用soi 来形容自己或其他人的时尚造型或外貌。
尽管soi 在泰国广泛使用，但其使用范围并不局限于这个国家。
在国际旅游业中，soi 已经成为一个有力的推销热闹地区的词汇。
许多旅行社和酒店使用soi 来描述他们所在的地理位置或周围环境，以吸引游客。
在其他领域，soi 也可以用来形容一个具有活力和创新精神的企业或活动。
总结起来，soi 是一个源自泰语的词汇，用于形容热闹、亮丽和充满活力的地方。
它可以应用于泰国的街道和巷弄，也可以被用于描述其他场所、个人特质或企业。
无论在旅游行业还是其他领域，soi 都是一个非常有用和多功能的词汇。
无论你想形容一个地方有多么热闹，或者称赞某人的时尚风格，soi 都是一个可以使用的词汇。
8寸soi硅光晶圆键合8寸铌酸锂晶圆
8寸soi硅光晶圆键合8寸铌酸锂晶圆下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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网络结构SOI七层结构
网络结构SOI七层结构SOI（System on Internet）七层结构，是一种用于网络架构的组织模式。
SOI七层结构包含了七个不同的层级，每个层级都有自己的功能和责任。
这样的层级结构可以使网络系统更加模块化，便于管理和维护。
本文将对SOI七层结构进行详细介绍。
第一层：物理层物理层是SOI七层结构的最底层，负责处理传输媒介和数字信号传输。
它的主要任务是将数字信号转换为传输介质能够接受的模拟信号，并将模拟信号转换为数字信号。
在物理层中，常见的设备包括网卡、光纤、网线等。
第二层：数据链路层数据链路层负责将物理层传输的数据划分成一个个数据帧，并对其进行控制，确保数据的可靠传输。
数据链路层的核心是MAC（Media Access Control）地址，它用于识别不同的网络设备。
常见的数据链路协议有以太网、令牌环等。
第三层：网络层网络层负责将数据链路层传输的数据包进行路由选择和转发。
这意味着网络层可以根据不同的目标地址来决定数据包的路径，以最优的方式将数据包传输到目标节点。
在网络层中，常见的协议有IP （Internet Protocol）协议。
第四层：传输层传输层负责在源节点和目标节点之间建立可靠的数据传输通道。
它可以对数据进行分段、重组和重传，并且可以提供差错检测和纠正功能。
传输层的常见协议包括TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）。
第五层：会话层会话层的主要功能是建立、管理和终止网络中的会话。
它可以控制多个用户之间的通信，并处理诸如同步和身份验证等问题。
会话层通常使用一些协议来实现，如SIP（Session Initiation Protocol）和FTP （File Transfer Protocol）。
第六层：表示层表示层负责将数据在不同系统之间进行格式和编码的转换，以确保数据的可读性和可识别性。
它还可以对数据进行加密和解密，以提供数据的安全性。
纳米结构的硅绝缘材料(SOI)波导
目前 已实 现 的 Ｓ Ｉ 导 基 本 都 是 条 形 波 导 ， Ｏ 波 其 中包 括 脊 形 波 导 （ｉｇ ａｅｕｄ ） 和 埋 入 型 ｒ ｅｗ ｖｇｉｅ ｄ
１ 硅波 导 中拉 曼 效 应
根 据 已 报 道 数 据 ， 波 导 中 的 拉 曼 增 益 系 数 硅
以 及 拉 曼 增 益 都 很 高 。硅 中 受 激 拉 曼 散 射 （ Ｒ ） Ｓ Ｓ
收 稿 日期 ：２ ０ －４ ２ ０ ７０ —０
基金 项 目 ：国家 自然科 学基 金 （ ０ ７ １６） 国家 基金 委创 薪群 体 （ ０ ６ Ｂ ２ ９ ０ １６ ４ ２ ； ２０ Ｃ ９ １０ ） 作者 简 介 ：张舜元 （ ９ ５ ） 女 ， 建厦 门人 ， １８ ． ， 福 中国科 学技 术大学 本 科生 ， 中科 院量 子信 息 重 点实 验 室 ， 研究 方 向 ： 光 子 晶体 光纤 及量 子信 息 。 Ｅｍａｌｂ ｂ ｎ ｍ ｉ ｕｔ． ｄ ． ｎ — ｉ：ｏ ａ＠ ａｌ ｓ ｅｕ ｃ ． ｃ
和技 术上 的进 步 。最后 总结 Ｂ Ｉ 级 上 的 硅 波 导 的 研 究 现 状 以及 发 展 潜 力 。 Ｎ量
关键 词 ：硅绝缘 材 料 （ Ｏ ） 拉 曼效 应 ； 四波 混频 （ ＷＭ） 群速 度 色散 （ Ｄ） Ｓ Ｉ； Ｆ ； ＧＶ
中 图分类 号 ：０ ３ ４１ 文 献 标 识 码 ：Ａ
１［
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层 单 晶硅 薄 膜 ， 者 是 单 晶 硅 薄 膜 被 一 绝 缘 层 或
（ 常 是 ＳＯ ） 支 撑 的 硅 衬 底 中 分 开 这 样 结 构 通 ｉ： 从 晶体 管 的理 想 衬 底 材 料 。原 因 ： 来 Ｓ ｌ晶 片 的 近 Ｏ 费 用 持 续 在 降 低 ， 硅 在 通 信 波 段 也 可 作 为 有 效 且
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泄露电流
• 体硅技术：在mos管理想的电流－电压特性中，当 Vgs小于Vt时，Id为0。而实际情况是，当Vg<Vt时， MOS晶体管处于表面弱反型状态（与开启时的强反 型有区别），这个区域叫做亚阈值区。由于亚阈 值区沟道中存在反型载流子，因而此时Id很小， 但不为0，此电流称为亚阈值电流。
• SOI技术：全耗尽SOI器件中，陡直的亚阈值斜率 接近理想水平，泄露电流很小，因此，静态功耗 很小；结电容降低且具有极小的连线电容，因此 动态功耗也大大降低。
集成密度高，成本低
• SOI技术：电路采用介质隔离，它不需要制备体硅 CMOS电路的阱等复杂隔离工艺，器件最小间隔仅 仅取决于光刻和刻蚀技术的限制，集成密度大幅 度提高。 • SOI技术：除衬底材料比体硅材料价格高之外，其 他成本均低于体硅。SOI CMOS电路的制造工艺比 典型体硅工艺至少少用三块掩膜版，减少13%-20% 的工序；由于电路尺寸缩小，相同电路的芯片面 积可降低1.8倍，浪费的面积可减少30%以上。
闩锁效应
• 体硅技术：闩锁效应是指CMOS器件所固有的寄生 双极晶体管被触发导通，在电源和地之间存在一 个低阻通路，大电流，导致电路无法正常工作， 甚至烧毁电路。
• SOI技术：采用全介质隔离结构，彻底消除了体硅 CMOS电路的闩锁效应，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（粒 子）翻转能力。
工作速度
• 体硅技术：从源极到漏极的电流受栅极电压的控 制，在信号转换时源极和漏极周围的区域的局部 电荷必需耗尽，转换速度下降。同时，晶体管和 硅接触的区域会聚集大量的电荷，形成输入电容 和杂散电容，这样会导致器件工作频率的降低。
• SOI技术：整个晶体管被氧化层隔离，源极和漏极 周围被耗尽的区域较小，信号转换速度得到提高， 驱动电压可以降低。SOI晶体管和二氧化硅接触的 区域不再有电荷出现，整个芯片的工作效率也随 之提高。
si
si
f
f
抛物线近似模型
• 在边界条件为 解得： 的情况下，
• 微分后，得到表面最低势：
抛物线近似模型
• 最低电势在沟道中所处的位置为：
• 从式子中可以看到 越大，短沟道效应越 小，减小 t si t ox 有利于增大 ，降低短 沟道效应。
f
f
短沟道效应
• 体硅技术：如果沟道长度缩短，源结与漏结耗尽 层的厚度可与沟道长度比拟时，沟道区的电势分 布将不仅与由栅电压及衬底偏置电压决定的纵向 电场EX有关，而且与由漏极电压控制的横向电场 EY也有关。 • SOI技术：短沟道效应较小，不存在体硅CMOS电路 的体穿通问题，能自然形成浅结，泄露电流较小， 亚阈值曲线陡直，表面全耗尽SOI结构特别适合于 超亚微米器件。
抛物线近似模型
抛物线近似模型
• 二维泊松方程：
在低漏压下，对于垂直方面的电势采样 抛物线近似分布有：
抛物线近似模型
• 其中 C0 ( y ) C1 ( y ) • 边界条件为：
C2 ( y )
都是y的函数
• 其中 sy ( y ) sb ( y ) 分别为正界面和背界 面的表面势
抛物线近似模型
• SOI技术 ：迁移率高，这是因为反型层较厚，器 件纵向电场小，从而表面散射作用降低。寄生电 容小，寄生电容主要来自隐埋层电容，远小于体 硅MOSFET中的电容，它不随器件等比例缩小而改 变，且SOI的结电容和连线电容都很小，因而SOI CMOS电路具有极好的速度特性，这一优势随着 ULSI技术向深亚微米水平发展，变得越来越突出。
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
V fbf
分别为硅膜正面和背面的平带 V sub 为衬底电压，从而得到 电压，
V fbb
抛物线近似模型
• 假设隐埋氧化层的电容 C / t 远小于正 面氧化层栅氧化层电容。C / t 和硅膜 电容 C / t 可近似表示为：
box ox box ox ox ox
si
SOI技术
器件尺寸缩小带来一系列问题
• • • • • 1.闩锁效应 2.短沟道效应 3.窄沟道效应 4.非常数表面迁移率效应 5.热电子效应
克服上述效应，采取的措施
• • • • 1.栅工程 采用高介电常数的新型绝缘介质材料 2.沟道工程和超浅结技术 使用外延沟道工程和特殊的源、漏结构 3.新型器件 SOI是最佳选择之一
SOI技术
• SOI：Silicon-On-Insulator • 绝缘衬底上的硅
SOI技术的特点
• • • • • • • 1.迁移率高 2.泄露电流小 3.短沟道效应较小 4.消除了闩锁效应 5.速度增加 6.集成密度高 7.成本低
迁移率
• 体硅技术：当栅极电压较高时，发现载流子迁移 率下降，这是因为UGS 较大时，垂直于表面的纵 向电场也较大，载流子在沿沟道作漂移运动时与 Si-SiO2界面发生更多的碰撞，使迁移率下降。