面向超薄SOI材料的新型层转移技术及其机理研究

绝缘体上硅（silicon on insulator, SOI）技术通过在传统硅材料中引入氧化层减小衬底的影响，从而提高CMOS器件的性能，因而被认为是推动集成电路沿摩尔定律继续发展的核心技术之一。本项目针对传统SOI材料的智能剥离技术中大剂量（6×1016 cm-2）、剥离界面粗糙（RMS﹥10 nm）等问题，利用掺杂应力层对注H离子的吸附作用，在传统注入剂量一半的情况下制备出高质量的绝缘体上硅材料。此项基于吸附剥离的新型层转移技术有效地降低了注入剂量、简化了制备过程，以及提高了剥离表面的平整度。此外，本项目揭示了异质薄膜制备、退火行为、剥离特性等物理机制，研制成功8英寸全耗尽绝缘体上硅（FDSOI）晶圆片，为特征线宽22 nm节点以下微纳电子时代提供新型SOI基衬底材料。 2100433B

与体硅技术相比，FDSOI技术实现了晶体管沟道的全耗尽，使FDSOI器件及电路的性能得到了大幅度的提高。然而，智能剥离技术由于剥离硅层厚，剥离表面粗糙等问题，在制备FDSOI材料时面临巨大的困难和挑战。基于此问题，申请人创新地提出基于H离子增强吸附原理实现薄膜可控剥离的方法。本项目拟开展B掺杂SiGe薄层对注H离子增强吸附的机理研究，掌握H吸附行为与B掺杂SiGe吸附层的厚度、化学组成、结构、薄膜中的掺杂量等之间的依赖关系。此外，研究工作将重点分析注入H离子的运动、聚集过程，揭示其与薄膜内应力衍变、缺陷衍变之间的关联，阐明吸附特性的产生与作用机理。基于本项目的研究成果，形成薄膜厚度可控、剥离表面平滑的可控剥离新技术。本项研究工作是在前期研究积累基础上的延伸和重要拓展，项目的实施将为制备FDSOI材料提供理论依据和关键技术。

脆性材料镜面如红外锗透镜、光学透镜和反射镜等的加工，是发展国防尖端技术的重要关键，过去都用研磨抛光，不仅效率低且精度不易保证，非球曲面的加工问题更为突出。本课题提出用超薄塑性切削实现脆性材料镜面加工的新方法，将研究脆性—塑性切削的转换机理、脆性材料实现超薄塑性切削的条件和优化切削工艺。填补国内空白有重大理论和实用意义。 2100433B

SOI功率集成的关键技术是实现高压、低功耗以及高、低压之间隔离。为此，进行以下创新研究：提出高压、超低功耗、器件尺寸缩小且易于集成的槽型SOI MOSFET并研究其机理。该器件具有嵌入漂移区的介质槽和纵向延伸至埋氧层的槽栅。①介质槽引起多维度耗尽，使电场重构并增强RESURF(reduced surface field)效应，从而提高耐压和漂移区浓度；②介质槽使漂移区沿纵向折叠，缩小器件面积，降低比导通电阻和功耗，并增加开关速度；③延伸的栅槽扩展纵向导电区，进一步降低导通电阻；④将提出的器件用于高压集成电路，延伸的栅槽同时作为高/低压单元间的介质隔离槽，简化隔离工艺、降低成本。新型SOI MOSFET的耐压较相同尺寸的常规SOI LDMOS可提高1倍，且比导通电阻降20%- 30%；或相同耐压，器件横向尺寸降为50%。项目拟研制新型SOI MOSFET,并将其用于设计的高压驱动集成电路。