Технологические услуги SOI
Чтобы улучшить интеграцию и скорость ИС, необходимо уменьшить размер устройства, чтобы уменьшить энергопотребление. Однако, когда размер устройства уменьшается до субмикронного диапазона, традиционная структура не подходит, что приводит к развитию структуры SOI (кремний на изоляторе или полупроводник на изоляторе), то есть устройство изготовлено на монокристаллическом слое кремния, выращенном на изоляционной базе. Структура SOI была предложена для субмикронных CMOS - устройств, чтобы заменить структуру SOS, которая не подходит для традиционных структур и приложений (SOS может рассматриваться как форма SOI). Тем не менее, структура SOI быстро стала новым способом реализации высокоскоростных и трехмерных интегральных схем (но не все структуры SOI могут быть использованы в трехмерных интегральных схемах), что является горячей проблемой в текущих исследованиях полупроводниковых материалов.
| Диаметр | 4. | 5. | 6. | 8. | ||
| Уровень оборудования | Стимуляторы | Слой BOX | Толщина (m) | Фундамент | Направление | Кремний в изоляторе Силикон на изоляторе (SOI) - это технология склеивания активных чипов к обработанным чипам с слоем оксида посередине. PLUTO предлагает широкий спектр продуктов SOI для различных приложений. Кремний на изоляторах обычно используется в MEMS, автомобилях и при высоких температурах и высокой шумостойкости, которые являются ключевыми требованиями. Силиконовые чипы на изоляционном корпусе состоят из трех слоев материала: высококачественный активный слой кремния (DEVICE layer) расположен над электроизоляционным слоем диоксида кремния (BOX) и массивным кремниевым опорным чипом (HANDLE). Технология SOI Чтобы улучшить интеграцию и скорость ИС, необходимо уменьшить размер устройства, чтобы уменьшить энергопотребление. Однако, когда размер устройства уменьшается до субмикронного диапазона, традиционная структура не подходит, что приводит к развитию структуры SOI (кремний на изоляторе или полупроводник на изоляторе), то есть устройство изготовлено на монокристаллическом слое кремния, выращенном на изоляционной базе. Структура SOI была предложена для субмикронных CMOS - устройств, чтобы заменить структуру SOS, которая не подходит для традиционных структур и приложений (SOS может рассматриваться как форма SOI). Тем не менее, структура SOI быстро стала новым способом реализации высокоскоростных и трехмерных интегральных схем (но не все структуры SOI могут быть использованы в трехмерных интегральных схемах), что является горячей проблемой в текущих исследованиях полупроводниковых материалов. Преимущества структуры SOI можно обобщить следующим образом: (1) Благодаря своей диэлектрической изоляции и малой паразитной емкости он особенно подходит для высокоскоростных и высокоинтегральных ИС - схем (2) Из - за изоляции среды уменьшается шум, повышается радиационная стойкость цепей и устройств. (3) Устранение проблемы блокировки схемы CMOS. По сравнению с SOS, целостность материала SOI намного лучше, чем SOS, структура SOI широко используется в схемах CMOS, может уменьшить количество масок, не требует изоляции и диффузии, упрощает макет схемы и улучшает интеграцию. Коэффициенты теплового расширения Si и Al2O3 в SOS не совпадают, и в кремниевом слое существует напряжение давления. Кроме того, энергопотребление SO1 и стоимость базовой платы намного ниже, чем у SOS, которая не выполняет функции трехмерной структуры устройства. Судя по текущей ситуации, некоторые технологии SOI уже реализованы на начальном этапе. До тех пор, пока проблемы с качеством процессов и материалов могут быть дополнительно преодолены, проблем в практическом применении не будет. Некоторые технологии SOI могут быть использованы для создания конструкционных материалов SOI для трехмерных IC, и существует множество способов. Ниже приводится краткое описание ряда основных методов: 1. Плавленный поперечный рост Основной процесс этого метода состоит в том, чтобы сформировать слой so - пленки на кремниевой пластине, а затем поликристаллический кремний или аморфный кремний, осажденный на пленке поликристаллическим кремнием или аморфным кремнием, будет частично расплавлен, в то время как движущаяся зона плавления расплавит поликристаллический кремний или аморфный кремний до зоны плавления, а затем кристаллизация произойдет после зоны плавления. В зависимости от источника тепла, образующего зону плавления, этот метод можно разделить на четыре типа: (1) переплавка лазерного луча; (2) Рекристаллизация расплавленного пучка электронов; Рекристаллизация горизонтальных кристаллов при нагревании графитовой полосы; И лёгкая плавленная рекристаллизация. Из - за различных методов нагрева оборудование и конкретные процессы также сильно различаются, результаты также различны, каждый имеет свои преимущества и недостатки. На раннем этапе этот метод активно изучался. 2.CVD Горизонтальный рост CVD lateral growth is a lateral epitaxial growth method on SiO2, which is called ELO (epitaxial lateral over growth) method for short. It is developed in the choice of extension, and it is highly valued by people. This is because the silicon epitaxial growth technology is relatively mature, the processing temperature is low (1050 ~ 1150℃), far lower than the Si melting temperature, which will not cause serious redistribution of substrate impurities, and it is expected to be used in the fabrication of 3D IC. The basic process of this method is to use photolithography technology to open the substrate window on the SiO2 film, epitaxial grow silicon at the window, and inhibit the silicon nucleation on the SiO2surface. When the window area is full of silicon, the lateral epitaxy can be carried out with a large ratio of the growth rate of transverse to longitudinal. The key of this method is how to inhibit the nucleation on SiO2. At present, the growth / corrosion process is used to solve this problem, that is, stop the growth after each growth period, and introduce HCl gas phase corrosion to remove the silicon deposited on SiO2. Then the second growth / corrosion was carried out until the window was full, and the growth / corrosion continued to be repeated for lateral growth. Finally, the silicon film was connected into a piece and grew to the required thickness, and the electrical properties and device properties of the obtained SOI structure were close to those of conventional epitaxial growth under the same conditions. At present, the polycrystalline nucleus on the SiO2 film can not be completely removed, which affects the quality of ELO film. In addition, the width of lateral growth is not very wide. Структура SOI, образованная путем инъекции ионов кислорода This method is also called SIMOX (separation by implantable oxygen). It is a method of forming SiO2 buried layer with stoichiometric ratio by oxygen ion implantation. The amount of oxygen ion implanted is about 1.2 ~ 1.8 × 10 / cm2. The depth of buried layer is related to the injected energy. If the depth of buried layer is 0.5 μ m, the injected energy is about 500kev. If the depth is 1um, 1MeV is needed In order to obtain the abrupt Si-SiO2 interface, the dose of oxygen ion implantation is usually over 1.8 × 1018 / cm2. When the dose is insufficient, twin layer will appear at the upper interface. Fig. 5-22 is a schematic diagram of the interface state between the injection dose and the silicon dioxide. After oxygen ion implantation, annealing heat treatment must be carried out at high temperature to form SiO2 and eliminate lattice damage. The treatment temperature is 1150 ~ 1250℃, and the time is 2H. Before annealing, the deposition of a layer of SiO2 on the surface of silicon wafer can improve the annealing effect and reduce the surface defects. Метод SIMOX прост в использовании и позволяет получить хороший монокристаллический слой, полностью совместимый с традиционной технологией кремниевых устройств. Можно сказать, что это самая привлекательная технология SOI, но недостатком является то, что она не может быть изготовлена из трехмерных устройств. 4. Соединение поверхности чипа In this method, two silicon wafers are bonded together through the SiO2 layer on the surface, and then the back surface is thinned by corrosion and other methods to obtain SOI structure. One of the methods is to oxidize one of the two polishing pieces of silicon to form a SiO2 film, stick the other piece on it, heat treat in an oxygen atmosphere, and bond together through the polymerization of the silicon oxygen bond at the interface during the oxidation heat treatment. This method is relatively simple, but it is difficult to reduce the thickness. In addition, it requires high flatness of the film, otherwise the whole interface is difficult to fully fit. This method is developing rapidly. Технология SOI изучалась в течение многих лет и принесла некоторые результаты. Многие промышленно развитые страны прилагают значительные усилия в этом направлении. Как только будет достигнут прорыв, перспективы его применения очень широки.
|
