Halbleitertechnologie von A bis Z

Silicon On Insulator, SOI, ist eine Technik zur weiteren Miniaturisierung in der Halbleiterfertigung. Durch die immer kleiner werdenden Strukturen machen sich parasitäre Kapazitäten und Leckströme in Transistoren im Silicium immer stärker bemerkbar.

Bei der SOI-Technik wird eine vergrabene Isolationsschicht aus Oxid verwendet, in der die Transistoren fast wie bisher im Siliciumsubstrat hergestellt werden können. Durch das Oxid ist aber jede Schaltung für sich isoliert, parasitäre Effekte werden deutlich reduziert.

Die Oxidschicht kann auf drei Arten erzeugt werden:

1. Mittels Implantation werden Oxidionen in den Siliciumkristall geschossen, bei ca. 1300 °C entsteht eine dichte SiO₂-Schicht in der Tiefe. Das Verfahren ist auf Grund der eingesetzten Implantationsanlagen jedoch relativ teuer.

2. Ein weiteres Verfahren ist das Bonding-Wafer-Verfahren, bei dem zwei Wafer mit Oberflächenoxid mit der aktiven Seite durch Bondtechnik miteinander verbunden werden. Einer der Wafer wird dann soweit abgeschliffen, bis die gewünschte Silicium-Oxid-Silicium Schichtdicke erreicht ist.

   

   Ein Bonded-Wafer kostet dadurch aber das doppelte eines einzelnen Siliciumwafers.

3. Das neueste Verfahren, das sog. Smart-Cutting, ähnelt dem Bonding-Verfahren. Jedoch wird vor dem Bonden eine Implantation in einem der Wafer mit Wasserstoffionen durchgeführt, so dass in definierter Tiefe winzige Risse entstehen. Wird der Wasserstoff später wieder ausgetrieben erhält man einen durchgehenden Riss und die Wafer können voneinander getrennt werden. Der abgesprengte Wafer kann wiederverwendet werden.

Die Herstellung von integrierten Schaltungen auf Standardwafern ohne isolierende Oxidschicht bezeichnet man dagegen als Bulk-Technologie.