在芯片制程中，經常會聽到“SOI”這個名詞。而芯片制造上也通常使用SOI襯底制造集成電路。SOI襯底的獨特結構可以大大提高芯片的性能，那么SOI到底是什么？有哪些優點？應用在哪些領域？如何制造？

什么是SOI襯底？ SOI是Silicon-On-Insulator的縮寫。直譯為在絕緣層上的硅。實際的結構是，硅片上有一層超薄的絕緣層，如SiO2。在絕緣層上又有一層薄薄的硅層，這種結構將有源硅層與襯底的硅層分開。而在傳統的硅制程中，芯片直接在硅襯底上形成，沒有使用絕緣體層。

SOI襯底的優勢？

低基板漏電流

由于存在一個氧化硅（SiO2）的絕緣層，它有效地隔離了晶體管和底部的硅襯底。這種隔離減少了從有源層到基板的不希望的電流。漏電流會隨著溫度的升高而增加，因此在高溫環境中可以顯著提高芯片的可靠性。

減少寄生電容

在SOI結構中，寄生電容得到了顯著減小。寄生電容通常會限制速度和增大功耗，因此它們在信號傳輸過程中增加了額外的延遲，并消耗了額外的能量。通過減少這些寄生電容，在高速或低功耗芯片中應用很普遍。與CMOS制程的普通的芯片相比，SOI 芯片的速度可提高 15%，功耗可降低 20%。

噪聲隔離

在混合信號應用中，數字電路產生的噪聲可能會干擾模擬或射頻電路，從而降低系統性能。由于SOI結構將有源硅層與基板隔開，它實際上實現了一種內在的噪聲隔離。這意味著數字電路產生的噪聲較難通過襯底傳播到敏感的模擬電路。 SOI襯底怎么制造？ 一般有三種方法：SIMOX，BESOI，晶體生長法等。由于篇幅有限，這里介紹一下比較普遍的SIMOX技術。

SIMOX，全名Separation by IMplantation of OXygen，即利用氧離子的注入和后續的高溫退火來在硅晶體中形成一個厚的二氧化硅（SiO2）層，這個層作為SOI結構的絕緣體層。

? 高能氧離子被注入到硅襯底中的一個特定深度。通過控制氧離子的能量和劑量，能夠確定將來的二氧化硅層的深度和厚度。注入氧離子的硅片經歷一個高溫退火過程，通常在1100°C到1300°C之間。在這個高溫下，注入的氧離子與硅反應，形成一個連續的二氧化硅層。這個絕緣層被埋在硅襯底下面，形成了一個SOI結構。表面的硅層成為制造芯片的功能層，而下面的二氧化硅層作為絕緣體層，將功能層與硅襯底隔離。 SOI襯底用在哪些芯片中？ 可用在 CMOS 器件，射頻器件，硅光子器件中。

SOI襯底各層的常見厚度？

硅基板層厚度：100μm / 300μm / 400μm / 500μm / 625μm ~及以上。 SiO2厚度：100 nm 至 10μm。 有源硅層：≥20nm。

編輯：黃飛