SOI工艺的广泛应用

绝缘体上硅（SOI）硅片由顶层硅膜、埋氧层和硅衬底三部分组成。随着集成电路技术的发展，体硅衬底CMOS集成电路面临着诸多挑战，如寄生闩锁效应（Latch-Up Effect）、短沟道效应、泄漏电流增大、阈值电压漂移、寄生电容增大等，SOI集成电路则可减少上述困扰。SOI集成电路可以实现集成电路中器件之间更有效的介质隔离，并彻底消除体硅衬底CMOS电路中的寄生闩锁效应，同时降低寄生电容和RC延迟，提高电路操作速度，减少光掩模版数量，减缓短沟道效应，降低功耗。

根据器件工作时沟道区域是否存在中性区，将SOI器件分为部分耗尽型SOI（Partially Depleted SOI，PD- SOI）器件及全耗尽型SOI（Fully Depleted SOI， FD-SOI）器件两种类型，如图6-6所示。FD- SDI器件的顶层硅膜较薄，导通状态下硅膜处于完全耗尽状态，消除了中性体区引起的翘曲效应（Kink Effect）和寄生n-p-n管效应。同时，超薄的顶层硅膜使栅极对沟道控制能力得到提高，亚阈值摆幅得到改善，因此FD-SOI器件具有良好的短沟道特性。

有分析认为，从28nm/20nm节点开始，基于体硅CMOS和FinFET工艺的集成电路主流技术的单个晶体管的成本出现不降反升的局面。而作为FD-SOI技术的主要支持者（如IBM、意法半导体、格芯等）认为，在先进节点上，FD- SOI技术将更具备竞争优势。FD- SOI技术可延续平面CMOS器件的微缩进程。此外，也有一些公司和科研机构正在研究FD- SOI FinFET工艺，如图6-7所示。

相对于体硅FinFET，FD-SOI因目前仍然采用平面架构，其工艺实现难度及制造成本相对较低。虽然在SOI衬底上制备集成电路的工艺相对简单，但其原材料成本较高，限制了SOI工艺的广泛应用。除了介个因素，FD- SOI的产业生态环境也是制约其发展的重要因素，模拟仿真软件、设计IP、设计工具尚不及普通体硅技术健全，因此FD- SOI目前主要应用于低功耗、低漏电等领域。　　

      审核编辑：彭静