藍寶石上外延矽工藝是在藍寶石片上外延生長一層矽薄膜以製作半導體積體電路的技術，簡稱 SOS。
基本介紹
- 中文名：藍寶石上外延矽工藝
- 外文名：SOS
詳細介紹,分類,工藝特點,優缺點,
詳細介紹
在藍寶石片上外延生長一層矽薄膜以製作半導體積體電路的技術，簡稱 SOS。這種結構能提供理想的隔離，並減小PN結底部的寄生電容，故適合於製作高速大規模積體電路，實現高速和低功耗。一般多採用這種工藝製作CMOS電路(見互補金屬-氧化物-半導體積體電路)，即CMOS/SOS電路。SOS工藝所採用的藍寶石晶向為(1T02)，矽外延薄膜的晶向為（100），膜厚約為0.5微米。製作CMOS/SOS積體電路有深耗盡型和雙增強型兩種工藝方法。
深耗盡型CMOS/SOS工藝適當控制矽外延膜的摻雜濃度，使其中的一個NMOS管為深耗盡型；另一個PMOS管為增強型（見圖）。
分類
雙增強型CMOS/SOS工藝兩種溝道的 MOS管均為增強型，故要求兩種類型的矽外延膜用離子注入摻雜工藝形成。深耗盡型CMOS/SOS工藝中的深耗盡型MOS管，對矽膜厚度和摻雜濃度要求較嚴,工藝較難控制。所以,採用全離子注入的雙增強型CMOS/SOS工藝較多。
工藝特點
工藝特點CMOS/SOS結構除具有一般CMOS的優點外，還具有如下的優點:①能消除源、漏區PN結底面電容,金屬互連線寄生電容也大為減小,因而電路速度較高,平均功耗也減小。②器件之間的隔離比較理想，無需隔離阱和溝道截止環,有利於提高集成密度。③場區氧化物下面無體矽,避免輻射引起的場區反型漏電。因此,CMOS/SOS積體電路可製成耐輻射積體電路，適用於航天和核輻射環境。④能消除寄生PNPN閘流，從而消除通常CMOS中的閂鎖效應。
優缺點
SOS是一種異質外延結構，矽膜的缺陷密度較大,因而少數載流子壽命較短（1～10納秒）,不適於製作雙極器件和電荷耦合器件。對來源於矽島邊緣和背界面（矽膜－藍寶石界面）的漏電，須採取專門的方法加以抑制。來源於浮襯底的漏極電流的扭曲現象，使CMOS/SOS結構不利於在模擬技術中套用。藍寶石單晶的熔點高和硬度大，單晶製備和加工較為困難。用藍寶石作襯底成本較高，也是限制CMOS/SOS積體電路廣泛套用的重要原因。SOI結構是為了在SOS技術中用一種絕緣體代替藍寶石襯底而提出的一種新技術。人們正在研究用雷射掃描方法，使二氧化矽上的多晶矽重結晶並向矽中注氧或氮以形成埋層絕緣體等方法。用“幾何外延”的方法，也有希望獲得SOI結構。
