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SOS (蓝宝石上硅)

SOS (蓝宝石上硅)

蓝宝石上的硅技术简介

蓝宝石上硅(SOS)技术是一种用于金属氧化物半导体(MOS)集成电路(IC)制造的异质外延工艺,由一薄层(通常小于0.6µm薄膜组成) 在蓝宝石(Al2O3)晶圆上生长的硅。SOS是绝缘体上硅(SOI)系列CMOS(互补MOS)技术的一部分。通常使用高纯度人工生长的蓝宝石晶体。


硅通常通过硅烷气体(SiH4)在加热的蓝宝石衬底上分解而沉积。蓝宝石的优点是它是一个优秀的电绝缘体,防止由辐射引起的杂散电流扩散到附近的电路元件。由于制造用于现代高密度应用的非常小的晶体管的困难,SOS在商业制造方面面临着早期的挑战。


这是因为SOS过程导致蓝宝石和硅之间的晶格差异形成位错、孪晶和层错。此外,在离界面最近的硅中,有一些来自衬底的p型掺杂剂铝污染。


Silicon on Sapphire Technology


为什么蓝宝石上的硅技术对集成电路如此重要

因为蓝宝石具有高介电常数,可以消除集成电路元件之间的相互作用,不仅可以降低漏电流和寄生电容,提高抗辐射能力,降低功耗的同时还能提高集成度和二层布线水平,因此蓝宝石是大规模和超大规模集成电路的理想材料。


蓝宝石上硅技术提供了理想的隔离,降低了PN结底部的寄生电容,因此适合高速大规模集成电路实现高速低功耗。这种工艺通常用于制造CMOS电路。


另外,在SOS微电子电路的设计和生产中,各种半导体器件通常需要在结构完整的硅薄膜上制作,由于硅的热膨胀系数与蓝宝石相近,可以通过异质外延在蓝宝石衬底的表面取向(1-102)上生长硅单晶膜(100)。


目前,蓝宝石晶体已成为一种广泛应用于半导体材料生长的衬底。


Silicon on Sapphire Technology

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