孙建洁，吴建伟，陈海峰

（中国电子科技集团公司第58研究所，江苏 无锡 214035）

1 引言

绝缘体上硅（Silicon on Insulator，SOI）技术凭借其全介质隔离结构，能有效抵抗瞬态辐射和单粒子辐射，因而是制造抗辐射集成电路的首选技术。

基于SOI材料的电路具有高速、低压、低功耗、耐高温等优点，因此SOI技术在亚微米VLSI中有较大的应用前景，被国际上公认为“21世纪的硅集成电路”[1]。

SOI材料片的主流制备技术分为两种，一种是采用SIMOX（注氧隔离方法）形成的SOI圆片，另一种是采用Bonded Smart-Cut（键合后智能剥离）方法制备的UNIBOND SOI圆片。两种圆片一种采用氧离子注入结合高温退火形成绝缘氧化埋层，另一种的绝缘埋层则是通过热氧化方法产生，并且键合前在器件层通过注入氢离子来完成起泡和剥离。

SOI材料片由体硅片加工而成，在加工过程中不可避免的会引入缺陷，缺陷的引入会导致后续电路加工过程中出现许多未知的隐患，本文主要介绍各种缺陷的形成及特征，以及对其检测的手段。

图1 SOI与常规MOS集成电路性能比较

图2 两种SOI材料片制备工艺流程图

2 缺陷定义及影响

SOI材料具有三层结构：顶部硅层，绝缘层和硅衬底。SOI材料片的缺陷按照SOI结构的不同界面分为表面顶层Si缺陷、Si/SiO2界面缺陷和BOX中缺陷。

图3 SOI圆片中主要缺陷示意图

其他缺陷还包括硅剥落（Silicon peelings）、硅侵蚀（Silicon pitting）、坑洞（Craters）、层错/位错（dislocations /stacking faults）、残余应力（residual stresses）、边缘翘曲（wafer edge lifting）、COP-related defects等。

表面顶层Si界面缺陷主要表现在表面粗糙不平整，清洗腐蚀后缺陷。不管是SIMOX或是Bonded Smart-Cut SOI材料片均存在上述缺陷。顶层Si表面粗糙很大程度上是由于Si/SiO2界面的不平整造成的。……