SOI(绝缘体上硅)的采用日趋活跃

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。■