多孔硅外延层转移制备soi材料的研究
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。
浅谈-SOI技术及其优点与应用分析
浅谈SOI技术及其优点与应用（李元凯西安电子科技大学710126)摘要：与体硅材料和器件相比，SOI具有许多的优点。
比如高速度、低功耗、低软错误、抗闭锁效应、与现有的硅工艺兼容等，因此被称为二十一世纪的微电子技术.SOI技术也越来越受到业界的关注。
本文综述了SOI技术及其优点与应用。
关键词:SOI(Silicon —on—insulator）寄生电容闭锁效应SIMOX技术BESOI技术Smart—Cut技术ELTRAN技术1、前言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- insulator）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、什么是SOI?SOI(Silicon-On-Insulator）指的是绝缘衬底上的硅。
SOI技术被国际上公认为“二十一世纪的硅基础电路技术”。
它是一种在硅材料与硅集成电路的巨大基础上出现的、有独特优势的、能突破硅材料与硅集成电路限制的新技术。
SOI的基本结构如图2所示：图2：(a）绝缘体作为衬底(b)绝缘薄膜位于绝缘体上3、SOI技术的优点SOI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。
光电材料多孔硅的多孔度理论计算方程(英文)
光电材料多孔硅的多孔度理论计算方程(英文)
廉德亮;谢国伟
【期刊名称】《半导体学报：英文版》
【年(卷),期】2001(22)7
【摘要】在制备多孔硅材料时 ,多孔硅的多孔度和厚度与电解电流强度、电解时间以及氢氟酸的浓度有关 .如果氢氟酸的浓度保持不变 ,通过改变电解时间和电解电流强度就可以得到所需多孔硅的多孔度及厚度 .但现在一般都通过测量设备来重复测量多孔硅的多孔度及厚度 ,特别是多层多孔硅 ,很难严格控制其厚度 .为此 ,通过对多孔硅中载流子运动的研究 ,结合 BET方程中的 SBET定义 ,推导出多孔硅的多孔度、电解速度和电解电流强度之间的关系表达式 .通过该理论公式 ,就可以保证精确得到多孔硅的多孔度及厚度 .
【总页数】4页(P817-820)
【关键词】多孔度;多孔硅;发光强度;光电材料
【作者】廉德亮;谢国伟
【作者单位】深圳大学信息工程学院EDA中心;香港浸会大学物理系
【正文语种】中文
【中图分类】TN304.12
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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。
半导体材料第5章硅外延生长课后答案
第五章硅外延生长1、解释名词：①*自掺杂：外延生长时由衬底、基座和系统等带来的杂质进入到外延层中的非人为控制的掺杂称为自掺杂。
②外扩散：在外延生长中，由于是在高温条件下进行的，衬底中的杂质会扩散进入外延层致使外延层和衬底之间界面处的杂质浓度梯度变平的现象。
③外延夹层：外延层和衬底界面附近出现的高阻层或反形层。
④双掺杂技术：在外延生长或扩散时，同时引入两种杂质。
因为原子半径不同而产生的应变正好相反。
当两种杂质原子掺入比例适当时，可以使应力互相得到补偿，减少或避免发生晶格畸变，从而消除失配位错的产生。
这种方法叫作双掺杂技术。
⑤SOS技术：在蓝宝石或者尖晶石衬底上外延生长硅。
⑥SOI技术：把器件制作在绝缘衬底上生长的硅单晶层上。
（当器件尺寸缩小到亚微米范围以内时，常规结构就不适应了，导致了SOI结构的发展）⑦SIMOX：氧注入隔离，通过氧离子注入到硅片，再经高温退火过程消除注入缺陷而成。
⑧SDB&BE：直接键合与背面腐蚀技术。
将两片硅片通过表面的S i O2层键合在一起,再把背面用腐蚀等方法减薄来获得SOI结构。
⑨ELTRAN：外延层转移，在多孔硅表面上可生长平整的外延层，并能以合理的速率将多孔硅区域彻底刻蚀掉，该技术保留了外延层所具有的原子平整性，在晶体形成过程中也不产生颗粒堆积或凹坑，因此具有比其它SOI技术更为优越的性能。
⑩Smart-Cut：利用H+注入Si片中形成气泡层，将注氢片与另一片支撑片键合，经适当的热处理，使注氢片从气泡层完整剥离形成SOI结构。
2、*(简述)详述影响硅外延生长速率的因素。
答：①S i CL4浓度：生长速率随浓度的增加增大并达到一个最大值，以后由于腐蚀作用增大，生长速率反而降低。
②*温度：当温度较低时，生长速率随温度升高而呈指数变化，在较高温度区，生长速率随温度变化比较平缓，并且晶体完整性比较好。
③气流速度：在反应物浓度和生长温度一定时，生长速率与总氢气流速平方根成比例关系，但到极限时不在增加。
半导体工艺原理----硅的异质外延技术(2012.3.31)(贵州大学)
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1、SDB
SDB(Silicon Direct Bonding)直接键合技术，是采用键 合技术形成SOI结构的核心技术之一。
将两片硅片通过表面的SiO2层键合在一起,再把背面用
腐蚀等方法减薄来获得SOI结构。
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当两个平坦的具有亲水性表面的硅片（如被氧化的硅片）
相对放置在一起时，即使在室温下亦回自然的发生键合。
减薄到预定厚度。
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键合(Bonded)技术优缺点：
（1）硅膜质量高
（2）氧厚度和硅膜厚度可以随意调整 （3）适合于大功率器件及MEMS技术 （4）硅膜减薄一直是制约该技术发展的重要障碍 （ 5 ）键合要用两片体硅片制成一片 SOI 衬底，成本至少 是体硅的两倍
24
25
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2、SIMOX （ 氧离子注入隔离法 ）
SOI的功耗和衬底成本都比SOS低得多，SOS没有实现三维
器件结构功能。
从目前情况来看，有的SOI技术已初步走向实用化，只要能进 一步克服工艺和材料质量问题，实用化是没有问题的，某些 SOI技术可以用于三维IC的制造。
7、SOI技术的挑战
SOI材料是SOI技术的基础
SOI技术发展有赖于SOI材料的不断进步，材料是SOI技术
蓝宝石(α-Al203)和尖晶石(MgO· Al203)是良好的绝缘体，以
它们为衬底外延生长硅制做集成电路，可以消除集成电路 元器件之间的相互作用，不但能减少漏电流和寄生电容， 增强抗辐射能力和降低功耗，还可以提高集成度和实现双 层布线，是大规模、超大规模集成电路的理想材料。
2
1、衬底材料的选择
PC RS64IV （APPLE POWER4，早期的iMAC电脑上）芯片上。
浅谈 SOI技术及其优点与应用分析
浅谈SOI技术及其优点与应用（李元凯西安电子科技大学710126）摘要：与体硅材料和器件相比，SOI具有许多的优点。
比如高速度、低功耗、低软错误、抗闭锁效应、与现有的硅工艺兼容等，因此被称为二十一世纪的微电子技术。
SOI技术也越来越受到业界的关注。
本文综述了SOI技术及其优点与应用。
关键词：SOI(Silicon -on-insulator) 寄生电容闭锁效应SIMOX技术BESOI技术Smart-Cut技术ELTRAN技术1、前言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- insulator)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、什么是SOI?SOI（Silicon-On-Insulator）指的是绝缘衬底上的硅。
SOI技术被国际上公认为“二十一世纪的硅基础电路技术”。
它是一种在硅材料与硅集成电路的巨大基础上出现的、有独特优势的、能突破硅材料与硅集成电路限制的新技术。
SOI的基本结构如图2所示：图2：（a）绝缘体作为衬底（b）绝缘薄膜位于绝缘体上3、SOI技术的优点SOI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。
SOI及其制备工艺
04 SOI材料的发展趋势与挑 战
SOI材料的发展趋势
轻量化和高强度
高效能
随着航空航天、汽车等领域的快速发展， 对SOI材料的需求不断增加，要求其具备更 高的强度和更轻的重量。
为了满足能源、环保等领域的需要，SOI材 料需要具备更高的导热性能、电性能和机 械性能。
环保友好
定制化
随着全球环保意识的提高，SOI材料的制备 工艺需要更加环保，减少对环境的污染。
智能功率集成电路
SOI材料能够提高智能功率集成电路的 集成度和可靠性，适用于制造高效率 的电机控制、电源管理芯片等。
传感器领域的应用
生物传感器
SOI材料具有生物相容性和稳定性等优点，适用于制造生 物传感器，如葡萄糖传感器、免疫传感器等。
环境传感器
SOI材料能够提高环境传感器的灵敏度和稳定性，适用于 制造气体传感器、湿度传感器等。
表面粗糙度优化
总结词
表面粗糙度是影响SOI材料性能的重要因素 ，对器件性能和可靠性具有重要影响。
详细描述
表面粗糙度越小，SOI材料的晶体质量和电 学性能越好。为了减小表面粗糙度，可以采 用先进的制备工艺和材料处理技术，如化学 机械抛光、选择氧化等。同时，在器件制备 过程中，也需要对表面进行严格控制和处理
详细描述
由于SOI材料的顶层硅与基底硅完全 隔离，因此可以消除漏电流和寄生效 应，从而实现低功耗和高可靠性。此 外，SOI材料的热导率较低，有利于 提高芯片的散热性能。
SOI材料的应用领域
总结词
SOI材料广泛应用于微电子、光电子、 MEMS和生物芯片等领域。
VS
详细描述
由于SOI材料具有优异的电学和机械性能， 因此被广泛应用于制造高性能微处理器、 数字信号处理器、功率电子器件和传感器 等产品。在光电子领域，SOI材料可用于制 造激光器、调制器和光探测器等器件。此 外，SOI材料在生物芯片和MEMS（微电子 机械系统）等领域也有广泛应用。
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多孔硅外延层转移制备soi材料的研究篇一：
多孔硅外延层转移制备soi材料的研究
摘要:
多孔硅外延层转移是一种常用的制备soi材料的方法。
本文介绍了多孔硅外延层转移的基本原理和制备方法,以及soi材料的表征。
实验结果表明,多孔硅外延层转移制备的soi材料具有高硬度、高导电性和高热稳定性等特点,在半导体器件中的应用前景广泛。
关键词:多孔硅;外延层转移;soi;半导体器件
正文:
一、多孔硅外延层转移的基本原理
多孔硅外延层转移是一种将多孔硅材料与外延片表面结合的方法,属于外延生长技术中的一种。
多孔硅材料是指在硅片表面形成许多小气孔的硅材料,这种材料具有较好的导电性和光学性质,广泛应用于半导体器件中。
外延片是多孔硅材料生长的主要载体。
将多孔硅材料放置在外延片表面,通过一定的温度和压力,使多孔硅材料与外延片表面发生接触,并在外延片表面形成一层硅膜。
然后,将外延片放置在高温高压的条件下,促进硅膜的生长,形成一层厚度适中的硅外延层。
二、多孔硅外延层转移的制备方法
多孔硅外延层转移的制备方法主要有两种:一种是将多孔硅材料直接放置在外延片表面,通过一定的温度和压力进行生长;另一种是将多孔硅材料放置在陶瓷基板上,然后将陶瓷基板与外延片表面结合,通过一定的温度和压力进行生长。
(1)将多孔硅材料放置在外延片表面进行生长
将多孔硅材料放置在外延片表面,通过一定的温度和压力进行生长。
具体步骤如下:
1将多孔硅材料加热至外延片表面温度以上,使多孔硅材料与外延片表面接触。
2将多孔硅材料放置在外延片表面,并施加一定的压力,使多孔硅材料与外延片表面紧密贴合。
3调节外延片表面的温度和压力,促进多孔硅材料的生长。
(2)将多孔硅材料放置在陶瓷基板上进行生长
将多孔硅材料放置在陶瓷基板上,然后将陶瓷基板与外延片表面结合,通过一定的温度和压力进行生长。
具体步骤如下:
1将多孔硅材料加热至外延片表面温度以上,使多孔硅材料与外延片表面接触。
2将多孔硅材料放置在陶瓷基板上,并施加一定的压力,使多孔硅材料与陶瓷基板紧密贴合。
3调节陶瓷基板表面的温度和压力,促进多孔硅材料的生长。
三、soi材料的表征
soi材料的表征包括表面形貌、尺寸、导电性、热稳定性等方面的测试。
(1)表面形貌的表征
使用X射线衍射技术,对soi材料的表面形貌进行表征。
实验结果表明,多孔硅外延层转移制备的soi材料表面具有许多小气孔,这些气孔的大小和形状与多孔硅材料的生长条件有关。
(2)尺寸的表征
使用电子显微镜技术,对soi材料的尺寸进行表征。
实验结果表明,多孔硅外延层转移制备的soi材料的尺寸比传统的soi材料要小,这可能是由于多孔硅材料的生长促进了外延层的收缩。
(3)导电性的表征
使用导电测试技术,对soi材料导电性进行表征。
实验结果表明,多孔硅外延层转移制备的soi材料具有较好的导电性,比传统的soi材料导电性要提高。
(4)热稳定性的表征
使用热分析技术,对soi材料热稳定性进行表征。
实验结果表明,多孔硅外延层转移制备的soi材料在长时间的高温环境下,仍然保持良好的热稳定性。
结论:
本文介绍了多孔硅外延层转移制备soi材料的研究。
实验结果表明,多孔硅外延层转移制备的soi材料具有高硬度、高导电性和高热稳定性等特点,在半导体器件中的应用前景广泛。
篇二：
多孔硅外延层转移制备soi材料的研究
摘要:本文介绍了多孔硅外延层转移制备soi材料的研究方法和结果。
首先介绍了多孔硅材料的制备方法及多孔硅外延层的生长过程。
然后,介绍了soi材料的制备方法及soi材料的性能特点。
最后,本文通过实验数据和理论分析,探讨了多孔硅外延层转移制备soi材料的性能优势和应用前景。
关键词:多孔硅;外延层转移;soi;材料性能;应用前景
正文:
一、多孔硅材料的制备方法及多孔硅外延层的生长过程
多孔硅材料是一种具有多孔结构的硅材料,具有良好的导电性和导热性,广泛应用于电子器件和半导体器件中。
多孔硅材料的制备方法主要有两种:一种是在硅片上直接制备多孔结构,另一种是通过外延生长过程将多孔结构转移到硅片上。
本文将介绍多孔硅材料的制备方法及多孔硅外延层的生长过程。
(1)多孔硅材料的制备方法
多孔硅材料的制备方法有多种,常用的方法包括物理气相沉积法、化学气相沉积法、溅射法等。
本文采用物理气相沉积法制备多孔硅材料。
首先将硅片放入气相沉积仪中,加入适量的气相沉积试剂,使硅片表面形成一层硅膜。
然后,将多孔硅材料沉积在硅膜表面,通过控制沉积时间和温度,达到多孔硅材料制备的目的。
(2)多孔硅外延层的生长过程
多孔硅外延层是多孔硅材料的表面层,对多孔硅材料的性能有重要影响。
多孔硅外延层的生长过程主要涉及两个方面:外延条件和生长方式。
外延条件是指硅片与外延试剂之间的接触条件,包括温度、压力等。
生长方式是指外延层的生长方式,包括单层生长、多层生长等。
本文采用单层生长法制备多孔硅外延层。
首先将多孔硅材料放入外延仪中,设置合适的温度、压力和电流,使外延层在硅片上生长。
二、soi材料的制备方法及soi材料的性能特点
soi材料是一种具有单向导通能力的半导体材料,具有较好的导电性和光吸收性能。
soi材料的制备方法主要有两种:一种是在硅片上直接制备soi材料,另一种是通过外延生长过程将soi材料转移到硅片上。
本文将介绍soi材料的制备
方法及soi材料的性能特点。
(1)soi材料的制备方法
soi材料的制备方法主要有两种:一种是在硅片上直接制备soi材料,另一种是通过外延生长过程将soi材料转移到硅片上。
本文采用第一种方法制备soi 材料。
首先将多孔硅材料放入气相沉积仪中,加入适量的气相沉积试剂,使硅片表面形成一层soi材料。
然后,将soi材料沉积在硅片表面,通过控制沉积时间和温度,达到soi材料制备的目的。
(2)soi材料的性能特点
soi材料具有较好的导电性和光吸收性能,具有以下特点:
1)soi材料的导电性较好,可以用于制作高速电子器件;
2)soi材料的光吸收性能较好,可以用于制作光电子器件;
3)soi材料具有较好的单向导通能力,可以用于制作半导体激光器等。
三、结论
本文介绍了多孔硅外延层转移制备soi材料的研究方法和结果。
多孔硅外延层转移制备soi材料具有较好的导电性和光吸收性能,可以用于制作高速电子器件和半导体激光器等。
未来,多孔硅外延层转移制备soi材料将在半导体器件领域发挥重要作用,具有广阔的应用前景。