SOI CMOS器件及其应用

介绍SOI技术及其形成方法。介绍SOI CMOS器件的优点、全耗尽(FD)SOI CMOS器件的特点及其应用。     

SOI—新一代硅材料

SOI是一种在硅材料与硅集成电路巨大成功的基础上出现的，有独特优势，能突破硅材料与硅集成电路限制的新技术，被国际上公认为是“二十一世纪的微电子技术”，“新一代硅”，本文综述了SOI的特点，国际SOI技术应用动态，国内SOI技术应用动态，SOI技术国内研究状况与上海的优势，以及建议实现上海和我国在SOI领域跳跃式发展，五年内，实现4-8英寸SOI材料产业化，建成国际先进水平的国家级SOI材料和器件创新研究，开发基地，形成集科研，开发，生产为一体的高新技术产业。     

SOI材料的场助键合技术

本文报道了SOI（Semiconductor On Insulator)材料的场助键合技术，其中包括SiO2-SiO2,Si-SiO2,Si-石英，GaAs－玻璃等的键合，利用各种检测手段对键合材料的键合面积，键合强度，界面形貌及电学特性进行了测试，文中还讨论了场助键合机理，等离子体表面处理方法及场助键合材料的应用实例,结果表明，场助健合技术是一种很大潜力的技术。     

SOI硅膜层中的缺陷观察

单晶Si衬底上沉积一层非晶绝缘的SiO_2膜,再在SiO_2膜上沉积一多晶硅层,经区熔再结晶处理后,形成单晶硅膜。这种结构的材料称为SOI(Silicon on Insulator)·SOI材料用于集成电路时具有许多优点,它速度高、集成度高、抗辐照和抗Latch-up效应,也可以用于制备高压器件和敏感器件的集成电路,对于上述应用,要求Si膜中无缺陷。因此,采用热沉和厚度调制结构(图1),使缺陷限定于预先确定的区域,而在其余的区域得到无缺陷的SOI材料。当快速再结晶工艺选择不当时,在Si膜的各处都可能出现缺陷,我们使用横断面制样技术观察了石墨棒快速区熔无籽晶生长的再结晶硅膜中的缺陷(图2)。观察到的几种缺陷是亚晶界、位错和微孪晶·偶尔也观察到大角晶界。Si膜中最常见的缺陷是亚晶     

全耗尽CMOS／SOI技术的研究进展

ＳＯＩ材料技术的成熟，为功耗低，抗干扰能力强，集成度高，速度快的ＣＭＯＳ／ＳＯＩ器件的研制提供了条件，分析比较了ＣＭＯＳ／ＳＯＩ器件与体硅器件的差异，介绍了国外薄膜全耗尽ＳＯＩ技术的发展和北京大学微电子所的研究成果。     

薄膜SOI器件和材料的研究和发展方向

随着微电子技术的高速发展，尤其是微细加工技术的突破，器件按比例缩小至涤亚微米（0.25μm）以下时，传统体硅工艺已不适用了，而薄膜SOI器件因具有集成度高、工作速度快、抗辐照能力强以及工艺简便等优点而受到人们的青睐。本文主要介绍国外SOI薄膜材科的制备方法和研究动向以及国外薄膜SOI器件的研究现状及未来的发展方向。     

我国半导体硅材料的发展现状

叙述了我国半导体硅材料的发展现状及国外相比存在的差距，提出了发展我国硅材料的一些建议。     

发展中的绝缘体上硅材料技术

在高可靠、抗核加固IC和亚微米CMOSFET VLSI电路应用中,绝缘体上硅 (SOI)是一种很有前途的材料技术。本文对形成SOI的各种技术及其优缺点和目前状况以及未来前景作了评述。对国内的SOI研究作了简单的介绍。     

短沟道SOI／SDB CMOS器件性能研究

利用硅栅自对准分离子注入工艺制备了ＳＯＩ／ＳＤＢ ＣＭＯＳ器件，讨论了该器件的短沟道效应、“Ｋｉｎｋ”效应以及ＳＯＩ硅膜厚度对ＮＭＯＳ、ＰＭＯＳ管参数的影响。     

SOI技术及其抗辐射加固性能研究

回顾了ＳＯＩ技术的发展过程，阐述了各种ＳＯＩ基本结构，分析了ＳＯＩ结构抗瞬时辐射加固的性能。．     

高温薄膜SOI MOS器件硅膜厚度的设计考虑

根据薄膜ＳＯＩ ＭＯＳ器件的特点和高温应用的特殊考虑，采用计算机模拟技术，得出最大耗尽层宽度ｘｄｍａｘ和衬底掺杂浓度ＮＢ及温度Ｔ的关系曲线。研究结果表明，在常温下ｘｄｍａｘ随ＮＢ的增大而减小当ＮＢ一定时，ｘａｍａｘ随温度的升高而减小。因此，为满足薄膜器件的硅膜厚度ｄＳｉ小于ｘｄｍａｘ的条件及温度应用的特殊要求，高温薄膜ＳＯＩ ＭＯＳ器件ｄＳｉ的设计必须考虑ＮＢ和温度的综合影响。     

低压高速CMOS/SOI器件和电路的研制

采用全耗尽CMOS／SIMOX工艺成功地研制出了沟道长度为0．5μm的可在1．5V和3．0V电源电压下工作的SOI器件和环形振荡器电路．在1．5V和3．0V电源电压时环振的单级门延迟时间分别为840ps和390ps．与体硅器件相比，全耗尽CMOS／SIMOX电路在低压时的速度明显高于体硅器件，亚微米全耗尽CMOS／SOI技术是低压低功耗和超高速集成电路的理想选择．     

绝缘硅成本不受材料限制薄膜SOI未来增长潜力巨大

根据市场调研机构Semico Research日前发布的报告，绝缘硅（SOI）的增长势头将不会受限于材料成本，这与通常的看法相反。随着半导体工艺技术向纳米阶段发展，绝缘硅的价格实际上可能比块状硅（bulk silicon）还低，使之成为具有成本效益和吸引力的解决方案。     

定域再结晶SOI的透射电镜研究

高频感应石墨条加热快速区熔再结晶工艺制备的无籽晶热沉积结构（Ｈｅａｔ－ＳｉｎｋＳｔｒｕｃ－ｔｕｒｅ）ＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）硅薄膜具有［１００］取向，其缺陷被限制在厚ＳｉＯ２层上的硅膜中，使薄的ＳｉＯ２层上的硅膜成为无缺陷单晶区，宽度可达５０μｍ以上，在缺陷聚集区观察到的缺陷主要是小角度晶界，绝大多数晶界的取向差都在３°之内．其类型多为混合型晶界，也观察到少量的扭转型和倾斜型晶界．缺陷聚集区中的位错或位错网络的走向是各种各样的，但其位错的柏氏矢量．