SOI(絕緣體上硅)的采用日趨活躍

2004年5月A版

　　目前，越來越多的公司在采用SOI(絕緣體上硅)作為半導體生產的材料。在3月上海舉行的SEMICON China期間，法國Soitec公司COO(首席運營官)Pascal Mauberger先生介紹了近期SOI的發展動向。

SOI市場與應用

　　“摩爾定律長盛不衰，主要歸功于尺寸越來越小，90年代以前這主要靠設備供應商與IC供應商的努力。” Mauberger話鋒一轉，“但由于材料供應商的崛起，特別是由于工程基板或工程材料的技術進步，實際材料已進入了這個等式，形成了與設備賞、IC供應商互為依存的三角關系。”而SOI在IC中真正解決了互聯的問題，為進一步提高晶體管、IC的性能奠下了成功的基石。

　　與硅原材料比，SOI的特點主要在表層與基板層之間加了一層絕緣層，由于有了更高的阻抗，使電子遷移不會傳到下層，使電子束或電子本身的遷移的速度加快，從而提高了整個芯片的性能，使芯片速度更快，耗電更少(動態功率方面改進38%，靜態功率方面改進46%)，電路密度提高了10~20%，SOI尤其在RF與SoC方面表現出色。

　　2003年開始SOI愈發活躍了。以Soitec公司為例，在微處理器與邏輯電路方面，AMD今年初打算原材料全部選擇SOI來生產Athlon 64位處理器；IBM、SONY與東芝公司正共同研制90nm到45nm的技術，該技術建立在SOI原材料之上，并計劃把SOI轉到消費類電子芯片的生產上；Motorola宣布在其Crolles II 聯盟中采用300mm SOI技術，聯盟中另兩家成員為Philips和 STM。除此之外，在大眾消費市場SOI也頻頻發力，OKI、EPSON等生產低功耗產品，其中OKI的液晶手表不用電池，因為SOI功耗非常低；Philips生產智能功耗產品，有的還用在了燈泡中；STM與瑞薩生產RF與混合信號；KOPIN公司做LCD；Honeywell做防輻射產品；MEMS上也有應用SOI的案例，等等。

　　在代工廠中，TSMC(臺機電)與UMC(聯電)也推出了基于SOI的90nm技術。

　　在設計方面，一批設計公司正在從事基于SOI的設計工作，為了鼓勵設計，Soitec還持有部分SOI設計公司的股票。

　　SOI還有尚待開發出來的優點，例如可以放在任何材料里面，可做成薄薄的小芯片放進塑料、石英晶體里，做成可彎曲的產品或鏡像系統。SOI還可用在光電子上，在實驗室中，正在研究利用光導在硅中傳播，可更高效地傳輸光。

SOI之后的未來材料

　　實際上，除了SOI，還有絕緣體上鍺(GeOI)、絕緣硅鍺(SGOI)這些混合的應變材料，來適應未來半導體工藝的要求。去年開始，Soitec還在該公司位于法國Beinin的生產基地上開始進行應變絕緣硅(sSOI)的批量生產及其技術研發。

　　為了適應摩爾定律，SOI基板的厚度越來越薄，Soitec已在90nm下形成了批量大規模生產，典型的產品范圍是50nm左右。實際上，SOI上的活躍(active)層可做到22nm。

　　在130nm到90nm上，Soitec主要做200mm上的晶圓，以后將是300mm。從CMOS技術中基板的發展路線圖可看出(圖1)。薄型與超薄SOI主要應用在300mm直徑的SOI；從65nm以后，要引入絕緣硅鍺/應變絕緣體上硅；從45nm到32nm，計劃導入絕緣鍺。

Soitec的戰略

　　作為世界領先的SOI和工程基板制造商，Soitec在SOI材料批量大規模生產方面具有壟斷地位，在業界的份額達84.1%，另有7.9%來自Soitec技術的授權，只有8.0%是來自競爭對手。Soitec公司的專利技術是Smart Cut，由于標準化是一切的核心和關鍵，Soitec正力圖使Smart Cut成為業界的標準。

　　Smart Cut采用原子級的切刀，利用這種技術可以切成非常薄的薄片。采用這樣的材料進行集成，可產生BOX(埋氧層)/絕緣層這種超薄的材料，以便在底層發揮優秀的性能。

　　在法國總部Berni，Soitec于97、98年建立了第一批SOI廠，今年年底可望達到每季度7萬片晶圓產能，預計05年、06年產能將達到產能18萬片/季度。

　　Soitec的產品由日本西華產業株式會社代理推廣，西華已于2002年9月在華建立了分支機構，辦事處設在上海。Soitec希望借此把這種先進的SOI材料推廣到中國?！?BR>