绝缘体上硅（SOI）技术 制造及应用PDF电子书下载

第一部分 绝缘体上硅材料及制造 3

第1章 绝缘体上硅晶圆片材料及制造技术 3

1.1 引言 3

1.2 SOI的晶圆片制造技术概述 4

1.3 SOI量产制造技术 5

1.4 SOI晶圆片结构及表征 9

1.5 晶圆片直接键合：湿表面清洗技术 13

1.6 直接键合机理的表征 16

1.7 Si和SiO2直接键合的其他表面制备工艺 23

1.8 利用离子注入、键合及剥离量产SOI衬底的智能剥离技术 27

1.9 更复杂的SOI结构制造 31

1.10 异质结构的制造 32

1.11 结论 39

1.12 致谢 40

1.13 参考文献 40

第2章 先进的绝缘体上硅材料及晶体管电学性质的表征 45

2.1 引言 45

2.2 常用的表征技术 45

2.3 利用赝金属氧化物半导体场效应晶体管技术表征SOI晶圆片 46

2.4 赝-MOSFET技术的发展 49

2.5 FD MOSFET的常用表征方法 51

2.6 先进的FD MOSFET表征方法 52

2.7 超薄SOI MOSFET的表征 55

2.8 多栅MOSFET的表征 58

2.9 纳米线FET的表征 60

2.10 结论 62

2.11 致谢 62

2.12 参考文献 63

第3章 短沟FDSOI MOSFET特性的建模 66

3.1 引言 66

3.2 SOI MOSFET建模的发展 67

3.3 SOI MOSFET的二维紧凑电容模型 68

3.4 SOI MOSFET的二维解析模型 74

3.5 双栅及其他类型SOI MOSFET结构的建模 82

3.6 参考文献 83

第4章 部分耗尽绝缘体上硅技术：电路解决方案 85

4.1 引言 85

4.2 PDSOI技术与器件 86

4.3 电路解决方案：数字电路 89

4.4 电路解决方案：静态随机存储器电路 91

4.5 SRAM容限：PDSOI的例子 96

4.6 结论 99

4.7 参考文献 100

第5章 平面全耗尽绝缘体上硅互补金属氧化物半导体技术 104

5.1 引言 104

5.2 平面FDSOI技术 105

5.3 FDSOI的阈值调节：沟道掺杂、栅堆叠工程和接地平面 106

5.4 FDSOI CMOS器件对衬底的要求：BOX和沟道的厚度 114

5.5 FDSOI的应变选项 120

5.6 背偏置对特性的影响 130

5.7 结论 133

5.8 致谢 134

5.9 参考文献 134

第6章 绝缘体上硅无结晶体管 141

6.1 引言 141

6.2 器件物理 142

6.3 无结晶体管的模型 150

6.4 同三栅场效应晶体管的性能比较 152

6.5 超越经典的SOI纳米线结构 154

6.6 结论 157

6.7 致谢 157

6.8 参考文献 158

第7章 SOI FinFET 164

7.1 引言 164

7.2 SOI FinFET的性能 166

7.3 SOI FinFET衬底的优化 170

7.4 FinFET的工艺及统计波动性 171

7.5 结论 174

7.6 参考文献 175

第8章 利用SOI技术制造CMOS的参数波动性 178

8.1 引言 178

8.2 平面FDSOI器件的统计参数波动 182

8.3 可靠性的统计问题 191

8.4 SOI FinFET 197

8.5 结论 197

8.6 参考文献 198

第9章 SOI CMOS集成电路的ESD保护 205

9.1 引言 205

9.2 SOI器件的ESD表征：SOI晶体管 207

9.3 SOI器件中的ESD表征：SOI二极管 212

9.4 SOI器件的ESD表征：FinFET及Fin二极管 215

9.5 SOI器件的ESD表征：FDSOI器件 221

9.6 SOI器件中ESD网络的优化 222

9.7 结论 227

9.8 参考文献 227

第二部分 SOI器件及应用 233

第10章 射频及模拟应用的SOI MOSFET 233

10.1 引言 233

10.2 目前的射频器件性能 234

10.3 MOSFET性能的限制因素 235

10.4 肖特基势垒MOSFET 238

10.5 超薄体超薄埋氧化层MOSFET 242

10.6 多栅MOSFET的射频特性：FinFET 246

10.7 SOI技术中的高电阻率硅衬底 250

10.8 结论 259

10.9 致谢 259

10.10 参考文献 260

第11章 超低功耗应用的SOI CMOS电路 269

11.1 引言 269

11.2 CMOS电路功耗的最小化 271

11.3 降低Vdd改善CMOS电路能量效率的问题 275

11.4 利用减小波动及适应性偏压控制发展SOI器件 279

11.5 参数波动的建模 281

11.6 超低电压工作的器件设计 282

11.7 FDSOI器件参数波动性的评估 285

11.8 FDSOI器件可靠性的评估 288

11.9 FDSOI器件的电路设计 289

11.10 结论 296

11.11 致谢 296

11.12 参考文献 296

第12章 改善性能的3D SOI集成电路 304

12.1 引言 304

12.2 利用Cu-Cu键合的3D IC：工艺流程 307

12.3 利用Cu-Cu键合实现3D集成：面对面的硅层堆叠 309

12.4 利用Cu-Cu键合实现3D集成：背面对正面的硅层堆叠 316

12.5 利用氧化硅键合的3D集成：MIT林肯实验室的表面向下堆叠技术 323

12.6 利用氧化硅键合的3D集成：IBM的“面朝上”堆叠技术 325

12.7 利用氧化硅键合实现3D集成：3D后续工艺 325

12.8 先进的键合技术：Cu-Cu键合 326

12.9 先进键合技术：介质键合 328

12.10 结论 332

12.11 致谢 332

12.12 参考文献 333

第13章 光子集成电路的SOI技术 336

13.1 引言 336

13.2 绝缘体上硅光子学 339

13.3 SOI光学模块 347

13.4 器件容差与补偿技术 352

13.5 用于硅光子器件的先进堆叠结构 357

13.6 硅光子器件的应用 361

13.7 结论 362

13.8 参考文献 362

第14章 用于MEMS和NEMS传感器的SOI技术 370

14.1 引言 370

14.2 SOI MEMS/NEMS器件结构和工作原理 372

14.3 SOI MEMS/NEMS设计 374

14.4 SOI MEMS/NEMS工艺技术 375

14.5 SOI MEMS/NEMS制备 382

14.6 结论 384

14.7 参考文献 384