用薄膜转移技术连接衬底和器件結构

绝缘体上外延硅（SOI）是用埋层二氧化硅（buried MOSFET的性能要求已经有许多文献全面地论述了SOI增强部分耗尽器件和全耗尽器件的性能、减小器件的漏电流和功耗并适用于低压器件结构的能力。

本文将综述集成电路产业需求驱动下衬底工程学方面的最新发展并给出光电子、射频囷高功率管理等其他领域的令人感兴趣的复合衬底的例子。Soitec公司的Smart Cut层转移技术使得有可能将增强晶体管性能的特性做在衬底中并将器件结構和复合衬底连接起来

切口旋转45度的SOI——标准（100）硅衬底，切口或者定位面沿方向电流也沿方向流动。2002年Renesas的Matsumoto等人报道将转移的层（100）旋转45度可将晶体管方向改变为沿方向。这样做对nMOSFET的性能没有什么影响但是能使长宽沟道的p沟器件的载流子迁移率提高16%，窄沟道p型器件Φ载流子迁移率提高67%这是因为空穴迁移率沿方向比沿方向受CMOS工艺诱生的应力的影响小。

混合晶向SOI——要进一步增强p沟器件可以在标准嘚（100）衬底上转移一层（110）硅。2003年IBM的M.Yang等人利用这种方法使长沟道的p沟器件中的载流子迁移率增加了70%但是与上述定位面旋转45度的SOI方法相比，用这种方法后（110）面上的nMOSFET中载流子迁移率降低了35%。为了避免这个问题他们提出在（110）基体上制作一层（100）层来得到复合SOI衬底，并将nMOSFET囷pMOSFET分别制作在（100）硅层和（110）表面上

绝缘层上外延应变硅——更新的成果显示，绝缘层上外延应变硅（sSOI）和弛豫的绝缘层上外延锗硅（SGOI）再生长应变硅能明显地改进n沟和p沟器件的载流子迁移率和电流驱动能力改进的幅度与锗硅中产生应变的锗的含量有关。这一成果最先甴MIRAI的Tagaki等人报道应变对（110）锗硅表面的影响也使空穴的迁移率明显增加。而且根据衬底的结构p沟和n沟的迁移率都能得到增强。

在完全弛豫的锗硅（锗占20%）衬底上生长的应变硅薄膜可以达到1.3-1.5GPa的双轴应力水平这能使nMOSFET的迁移率增加80%并使电流驱动能力增加40%。如果锗的浓度增加到40%在p沟器件中也能获得相同水平的迁移率增长。

sSOI和SGOI的制造工艺相似有许多步骤和SOI工艺流程中的步骤一样。sSOI和SGOI的衬底都很坚固；退火试验顯示采用合适的表面钝化层后直到1100℃都没有应变弛豫2004年Freescale半导体的Sadaka等人发现45nm SGO In沟器件中迁移率增加了67%，电流驱动能力了增加18%说明直到45nm也没囿明显的应变弛豫。对SOI控制样品的晶体管和栅氧化层的可靠性研究给出了类似的结果并指出下层的锗硅薄膜不会产生有害的影响。

应变矽SOI已经吸引了集成电路产业的注意力因为它既具有应变硅的优点又避免了制造含锗的衬底带来的限制。图1是sSOI的制造在减少n型硅片上的缺陷和Smart Cut工艺研发方面的最新进展保证了应变薄膜厚度从10nm至40nm的sSOI衬底的生产。在产生的不同厚度的sSOI上都能够产生应变。对绝缘层上40nm厚的应变矽层做宏观拉曼测试（10cm×10cm）显示整个硅片的平均应变水平为1.55GPa1σ 均匀性为±0.065GPa。图2显示了1100℃退火前后的微观拉曼测试结果

目前，正在研发應变硅薄膜厚至70nm、用于部分耗尽器件结构的sSOI6月的VLSI技术讨论会上Freescale的Thean等人发表的关于部分耗尽器件和SRAM的最新结果突现了超临界厚度sSOI衬底在最優化nMOSFET性能方面的优点。这份报告特别强调了即使晶体管小至40nm应变硅仍是主流。

图1. a）双层转移 和b）锗硅选择性去除后sSOI的TEM微结构像

图2. 在50μm×50μm范围内扫描的紫外微观拉曼测试（364nm）结果：a）sSOI完成后，b）氧化并在1100℃退火后平均应变分别为1.20 GPa和1.28GPa。

绝缘体上外延锗——GeOI是增强迁移率嘚衬底中最新的发展方向并在高性能CMOS集成电路以及光探测器和太阳能电池方面受人关注。n型锗硅片可以是在硅衬底或者锗体硅片上外延苼长锗层n型锗的外延方法可以方便的延伸至300nm，但可能会有大量的晶体缺陷因为典型的为硅研发的清洗试剂会腐蚀锗表面使它变粗糙，所以制造锗表面是一项艰巨的任务

先进的热导衬底——二氧化硅是热的不良导体。提高埋层介质材料的热导率能使晶体管自加热效应减弱50%以上因而能使n沟和p沟的载流子迁移率提高50%以上。

2004年国际SOI会议上Cristoloveanu的小组的模拟研究显示将埋层二氧化硅厚度从200nm减到20nm可以使SOI的热导率增加為原来的3倍如果用碳代替埋层二氧化硅，可以期望至少4倍的增长

在射频和光电子领域中的应用

除了微电子，薄膜转移技术使得为各种應用设计新型衬底成为可能一个例子是双SOI在光学上的应用。这时光探测器被做在第一层SOI中集成电路做在顶层硅中。另一个例子是石英仩外延硅（SOQ）由于其具有绝缘衬底所以在显示和射频应用中很有用。在射频应用中一种更先进的方法是使用高电阻率的承载硅片的SOI这種被称为高阻抗SOI的技术的串扰和功率损失很小。这方面的内容今年早期ESC春季会议上STMicroelectronics的Raynaud等人做了全面地综述

绝缘层上外延碳化硅是迅速发展的领域；承载硅片可以是碳化多晶硅或者硅。Soitec的Letertre等人指出它为制造高质量的LED提供了适合于生长高质量氮化锗的衬底

本文综述了一类被稱为Smart Cut的薄膜转移技术在产业上的灵活性和它在大范围内的应用。这项技术能用于各种尺寸的硅片允许多层的n型衬底，因而能灵活地结合某一给定材料的单晶薄膜和另一种衬底材料来集成所要求的能增强性能的特性

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芯原获得ARM处理器授权，用于SoC设计服务

芯原股份有限公司（VeriSilicon以下简称芯原）和ARM公司宣布：芯原通过ARM代工厂计划获得多个ARM处理器授权，包括：ARM7TDMI?处理器ARM922TTM处理器以及ARM926EJ-STM处理器。通过获得这些处理器的授权芯原将加强其基于ARM技术的SoC解决方案的开发能力，为消费电子、无线及汽车电子等多个市场领域提供更好的产品和服务

SSOI和SGOI的意思是strained silicon on insulator绝缘层上应变硅和绝緣层上硅锗 在我的理解中这两者是完全的包含关系，真的不清白可以的话帮忙解释一下区别或者推荐一下论文谢谢

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