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SOI绝缘体上硅的采用日趋活跃

发布时间:2020-07-21 18:18:06 阅读: 来源:钢制文件柜厂家

2004年5月A版

目前,越来越多的公司在采用SOI(绝缘体上硅)作为半导体生产的材料。在3月上海举行的SEMICON China期间,法国Soitec公司COO(首席运营官)Pascal Mauberger先生介绍了近期SOI的发展动向。

SOI市场与应用

“摩尔定律长盛不衰,主要归功于尺寸越来越小,90年代以前这主要靠设备供应商与IC供应商的努力。” Mauberger话锋一转,“但由于材料供应商的崛起,特别是由于工程基板或工程材料的技术进步,实际材料已进入了这个等式,形成了与设备赏、IC供应商互为依存的三角关系。”而SOI在IC中真正解决了互联的问题,为进一步提高晶体管、IC的性能奠下了成功的基石。

与硅原材料比,SOI的特点主要在表层与基板层之间加了一层绝缘层,由于有了更高的阻抗,使电子迁移不会传到下层,使电子束或电子本身的迁移的速度加快,从而提高了整个芯片的性能,使芯片速度更快,耗电更少(动态功率方面改进38%,静态功率方面改进46%),电路密度提高了10~20%,SOI尤其在RF与SoC方面表现出色。

2003年开始SOI愈发活跃了。以Soitec公司为例,在微处理器与逻辑电路方面,AMD今年初打算原材料全部选择SOI来生产Athlon 64位处理器;IBM、SONY与东芝公司正共同研制90nm到45nm的技术,该技术建立在SOI原材料之上,并计划把SOI转到消费类电子芯片的生产上;Motorola宣布在其Crolles II 联盟中采用300mm SOI技术,联盟中另两家成员为Philips和 STM。除此之外,在大众消费市场SOI也频频发力,OKI、EPSON等生产低功耗产品,其中OKI的液晶手表不用电池,因为SOI功耗非常低;Philips生产智能功耗产品,有的还用在了灯泡中;STM与瑞萨生产RF与混合信号;KOPIN公司做LCD;Honeywell做防辐射产品;MEMS上也有应用SOI的案例,等等。

在代工厂中,TSMC(台机电)与UMC(联电)也推出了基于SOI的90nm技术。

在设计方面,一批设计公司正在从事基于SOI的设计工作,为了鼓励设计,Soitec还持有部分SOI设计公司的股票。

SOI还有尚待开发出来的优点,例如可以放在任何材料里面,可做成薄薄的小芯片放进塑料、石英晶体里,做成可弯曲的产品或镜像系统。SOI还可用在光电子上,在实验室中,正在研究利用光导在硅中传播,可更高效地传输光。

SOI之后的未来材料

实际上,除了SOI,还有绝缘体上锗(GeOI)、绝缘硅锗(SGOI)这些混合的应变材料,来适应未来半导体工艺的要求。去年开始,Soitec还在该公司位于法国Beinin的生产基地上开始进行应变绝缘硅(sSOI)的批量生产及其技术研发。

为了适应摩尔定律,SOI基板的厚度越来越薄,Soitec已在90nm下形成了批量大规模生产,典型的产品范围是50nm左右。实际上,SOI上的活跃(active)层可做到22nm。

在130nm到90nm上,Soitec主要做200mm上的晶圆,以后将是300mm。从CMOS技术中基板的发展路线图可看出(图1)。薄型与超薄SOI主要应用在300mm直径的SOI;从65nm以后,要引入绝缘硅锗/应变绝缘体上硅;从45nm到32nm,计划导入绝缘锗。

Soitec的战略

作为世界领先的SOI和工程基板制造商,Soitec在SOI材料批量大规模生产方面具有垄断地位,在业界的份额达84.1%,另有7.9%来自Soitec技术的授权,只有8.0%是来自竞争对手。Soitec公司的专利技术是Smart Cut,由于标准化是一切的核心和关键,Soitec正力图使Smart Cut成为业界的标准。

Smart Cut采用原子级的切刀,利用这种技术可以切成非常薄的薄片。采用这样的材料进行集成,可产生BOX(埋氧层)/绝缘层这种超薄的材料,以便在底层发挥优秀的性能。

在法国总部Berni,Soitec于97、98年建立了第一批SOI厂,今年年底可望达到每季度7万片晶圆产能,预计05年、06年产能将达到产能18万片/季度。

Soitec的产品由日本西华产业株式会社代理推广,西华已于2002年9月在华建立了分支机构,办事处设在上海。Soitec希望借此把这种先进的SOI材料推广到中国。■

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