多孔硅外延层转移制备soi材料的研究

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（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)
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
【相关文献】
1.纳米多孔硅复合材料爆炸反应的实验与理论研究 [J], 郁卫飞;黄辉;聂福德;黄亨建;李海波;张胜涛;黎学明;陶长元
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3.多孔硅材料和光电器件 [J], 俞鸣人;侯晓远
4.用于制备SOI材料的基于硅片键合和双层多孔硅剥离的薄外延硅膜转移技术(英文) [J], 竺士炀;李爱珍;黄宜平
5.多孔硅与有机发光材料复合的光电特性 [J], 赵毅;夏明哲;杨德仁;周成瑶;阙端麟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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。

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。

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之旅Peter L.F. HemmentSchool of Electronics and Physical Sciences, University of Surrey,Guildford, Surrey, GU2 7XH, UK在《第十一届SOI器件工艺国际会议》上的邀请报告2003年4月30--- 5月2日，法国巴黎摘要:《奥德赛》是一部希腊英雄史诗，讲述了国王Odysseus与他忠诚的妻子Penelope分离20年的故事[1]。

头十年，他在小亚细亚特洛伊战争中英勇战斗，后十年他冒着生命危险努力回到在希腊Ithica岛的家中。

在他离开的日子里，Penelope不得不挡开众多的求婚者。

本文借助于这个故事，讲述了SOI传奇中各种竞争技术所走过的曲折道路，在三千多年后上演了一部新的《奥德赛》传奇。

在《奥德赛》中，主人公的归来，使得Penelope的求婚者落得一败涂地的命运—而对于SOI，是允许“求婚者”存活的。

本文综述了各种SOI竞争技术的优、缺点，得出了最有可能与体硅携手的、从众多的“求婚者”中脱颖而出的胜利者的实验性结论。

引言在薄膜上制备半导体器件的概念可以追溯到1926年，首先由Lilienfield在他的著名专利—“场效应”器件中提出来[2,3]。

然而，直到二十世纪五十年代末当人们意识到太空船和卫星中体硅微电子电路的干扰和失效是由于太空中的辐照电离产生的光电流和晶格缺陷造成的时候[3]，绝缘体上半导体薄膜的价值才被认识到。

不久人们也认识到需要减小制备器件或电学上与器件相连的半导体的有效体积。

一个显而易见的方案就是在半导体薄膜上制备器件。

然而，直接在半导体薄膜（假定薄膜厚度是1微米）上制备器件不切合实际的，因为半导体薄膜很脆，经受不住在其上制备器件的考验。

为此“绝缘体上的半导体”结构的概念诞生了，即在单晶半导体薄膜中制备器件，由绝缘衬底做机械支撑。

硅的优良特性成了首选的材料，于是“绝缘体上硅”（SOI）结构出现了。

SOI及其制备工艺2023-11-11•SOI简介•SOI制备工艺概述•SOI制备主要方法•SOI制备工艺比较与优化•SOI的应用和展望•SOI制备工艺案例分析01 SOI简介SOI的起源和发展SOI（Silicon-On-Insulator）技术起源于20世纪80年代，是一种在半导体衬底上生长硅单晶层的技术。

它最初是为了解决集成电路中互连线的寄生效应和器件隔离问题而提出的。

随着技术的发展，SOI在微电子、光电子、MEMS等领域的应用逐渐广泛。

在发展初期，SOI主要采用离子注入法、热氧化法等工艺。

随着技术的进步，为了提高生产效率和降低成本，人们开始采用更为先进的工艺，如外延生长法、化学气相沉积（CVD）等。

近年来，随着三维集成技术的兴起，SOI在三维集成中的应用也变得越来越重要。

SOI的基本结构和特点SOI的基本结构和特点SOI具有以下特点隔离性能好：由于中间氧化层的存在，SOI器件之间几乎无耦合和寄生效应，性能更稳定。

高速度、低功耗：由于顶层硅单晶层的电阻率较低，且无晶格失配等问题，SOI器件具有高速度、低功耗等优势。

抗辐射性能好可实现三维集成SOI的基本结构和特点•SOI技术广泛应用于微电子、光电子、MEMS等领域。

在微电子领域，SOI已成为高可靠、高性能集成电路的重要支撑技术之一，如CPU、FPGA、ASIC等。

在光电子领域，SOI可应用于光波导器件、光调制器等。

在MEMS领域，SOI可应用于微机械结构、微流体等。

此外，SOI技术还可应用于传感器、执行器等物联网器件中。

SOI的应用领域02SOI制备工艺概述硅片的制备化学气相沉积(CVD)外延法结晶法用干燥的氧气在高温下氧化硅片表面。

湿法氧化用湿的化学物质在高温下氧化硅片表面。

CVD法外延法干法剥离湿法剥离剥离工艺03SOI制备主要方法注氧隔离（SIMOX）工艺030201智能剥离（Smart Cut）工艺悬空薄膜（HARP）工艺材料制备的SOI芯片质量较高，可实现动态调制，且剥离后表面质量较好。