Введение
Производственный процесс
Кремний на сапфире (SOS) – это гетероэпитаксиальный процесс для производства металл-оксид-полупроводниковых (MOS) интегральных схем (ИС), состоящий из тонкого слоя (обычно толщиной менее 0,6 мкм) кремния, выращенного на сапфировой подложке. SOS является частью семейства технологий кремния на изоляторе (SOI) CMOS (комплементарной MOS). Как правило, используются искусственно выращенные сапфировые кристаллы высокой чистоты. Кремний обычно осаждается в результате разложения газа силана на нагретых сапфировых подложках. Преимущество сапфира заключается в том, что он является отличным электрическим изолятором, предотвращая распространение блуждающих токов, вызванных радиацией, на соседние элементы схемы. SOS столкнулся с ранними трудностями в коммерческом производстве из-за сложностей в изготовлении очень маленьких транзисторов, используемых в современных высокоплотных приложениях. Это связано с тем, что процесс SOS приводит к образованию дислокаций, двойников и дефектов упаковки из-за несоответствия кристаллической решетки между сапфиром и кремнием. Кроме того, наблюдается некоторое загрязнение алюминием, p-типа допантом, из подложки в кремнии, ближайшем к интерфейсу.
История
В 1963 году Гарольд М. Манасевит впервые задокументировал эпитаксиальный рост кремния на сапфире, работая в подразделении Autonetics компании North American Aviation (ныне Boeing). В 1964 году он опубликовал свои результаты совместно с коллегой Уильямом Симпсоном в журнале "Journal of Applied Physics". SOS (кремний на сапфире) впервые был применен в аэрокосмической и военной областях благодаря его естественной устойчивости к радиации. В последнее время компания Peregrine Semiconductor совершила запатентованные прорывы в технологиях производства и проектирования SOS, что позволило начать его коммерческое производство в больших объемах для высокопроизводительных радиочастотных (RF) приложений.
Схемы и системы
[[Изображение:Patchdiesos.jpg|frame|right|Микрочип на кремниевой основе, выращенный на сапфире, разработанный e Lab
Анализ субстрата: структура SOS
Применение эпитаксиального роста кремния на сапфировых подложках для изготовления МОП-устройств включает в себя процесс очистки кремния, снижающий количество дефектов кристаллической структуры, возникающих из-за несоответствия параметров решеток сапфира и кремния. Например, переключатель SP4T компании Peregrine Semiconductor формируется на SOS-подложке, где конечная толщина кремния составляет приблизительно 95 нм. Кремний углубляется в областях за пределами стека поликремниевого затвора посредством полиокисления и дополнительно углубляется в процессе формирования бокового изолятора до толщины примерно 78 нм.