最新SOI简介课件ppt.ppt

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1、SOI简介主要内容概述SIMOXBESOISmart-cut应用2概述1什么是SOI?SOI(SiliconOnInsulator),又称绝缘层上硅。一种新型结构的硅材料，通过在体硅中加入一层绝缘层，而具有一些特殊的性质。被称为有望替代体硅成为新一代的集成电路衬底材料。体硅SOI绝缘层（埋氧层）SIMOXBondingSmart-cut顶硅层衬底3概述3如何实现SOI?SOI技术列表（以大概发展时间为序）7概述SIMOXBESOISmart-cut应用8SIMOX2.1SIMOX工艺流程：SIMOX(

2、SeparatebyIMplantOxygen),又称注氧隔离技术。此方法有两个关键步骤：离子注入和退火。在注入过程中，氧离子被注入圆片里，与硅发生反应形成二氧化硅沉淀物。然而注入对圆片造成相当大的损坏，而二氧化硅沉淀物的均匀性也不好。随后进行的高温退火能帮助修复圆片损坏层并使二氧化硅沉淀物的均匀性保持一致。这时圆片的质量得以恢复而二氧化硅沉淀物所形成的埋层具有良好的绝缘性。SisubstrateO+离子注入SOI材料高温退火9SIMOX2.2SIMOX机理：形核长大熟化联合标准工艺参数10SIMOX

3、2.3过程参数影响注入剂量：控制埋氧层的厚度，提高注入剂量，埋氧层增加同时顶硅层厚度减小。注入能量：控制离子注入的射程，从而影响顶层硅厚度。另外研究表明，注入能量越高注入粒子分散程度越大，形成连续埋氧层所需剂量也越高。退火温度：高温退火消除注入缺陷，消融顶层硅中氧沉淀，促使埋层形成。退火气氛：惰性气氛通常加入少量氧，增加氧分压防止由于形成SiO而导致的表面缺失。硅片温度：影响注入过程缺陷形成，低温容易导致顶层硅的非晶化。11SIMOX2.3过程参数影响注入剂量：控制埋氧层的厚度，提高注入剂量，埋氧层增

4、加同时顶硅层厚度减小。0.225x1018cm-20.45x1018cm-20.675x1018cm-21.125x1018cm-21.135x1018cm-20.9x1018cm-21.575x1018cm-21.8x1018cm-2200keV/1325℃(16h)12SIMOX2.3过程参数影响注入能量：控制离子注入的射程，从而影响顶层硅厚度。另外研究表明，注入能量越高注入粒子分散程度越大，形成连续埋氧层所需剂量也越高。160keV130keV100keV4.5x1017cm-21300℃/5h

5、13SIMOX2.3过程参数影响退火温度：高温退火消除注入缺陷，消融顶层硅中氧沉淀，促使埋层形成。未退火1350℃1300℃1200℃14SIMOX2.3过程参数影响退火气氛：惰性气氛通常加入少量氧，增加氧分压防止由于形成SiO而导致的表面缺失。埋氧层顶硅层埋氧层顶硅层纯ArAr+60%O2高温（650℃）130keV/9x1017cm-2+低温（30℃）130keV/1015cm-2+1300℃/5h15SIMOX2.3过程参数影响硅片温度：影响注入过程缺陷形成，低温容易导致顶层硅的非晶化。Thee

6、ffectofimplantationconditionsonmicrostructuralevolutioninoxygenimplantedsilicon16SIMOX2.4改进SIMOX材料质量的途径选择合理靶片温度与退火温度研究结果表明当注入温度低于500℃时，材料缺陷密度较高要获得较高质量的材料，通常靶片温度选择在600~700℃可以获得较高质量的顶层硅膜。只有当退火温度高于1250℃时才能将顶层硅中的氧沉淀消融，并降低缺陷。通常退火温度在1300℃，时间为5~6小时。多重注入和退火高剂量离

7、子注入会将缺陷和应力引入顶部硅层，实验表明把常规的一次注入和退火（如200keV/1.8x1018cm-2,1300℃+5h退火）变为三次注入和退火（200keV/0.6x1018cm-2,1300℃+5h退火，反复三次）可明显降低顶层硅缺陷。17SIMOX2.4改进SIMOX材料质量的途径选择合理的能量剂量窗口18SIMOX2.4改进SIMOX材料质量的途径低能量注入近年来SIMOX材料研究已进入低能量低剂量注入时代，这样可以在薄的隐埋层上形成薄的顶硅层，该结构有以下优点:具有更好的抗总剂量辐射能力

8、直接形成薄的顶硅层，有利于薄膜器件的制造注入时间短，降低成本，提高产量ITOX工艺指低剂量注入后继以高温热氧化处理，增加隐埋氧化层质量19SIMOX2.5SIMOX技术历程1966年：Watanabe和Tooi首次报道了利用注入氧离子在硅片体内形成埋氧层的方法，注入能量/剂量分别为60keV/1.5x1018cm-21978年：NTT的Izumi等利用150keV/1.2x1018cm-2O+注入硅中，1150度退火2小时，得到表面下380nm处形成21