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- ELETTRONICA OGGI 438 - LUGLIO/AGOSTO 2014
TECH INSIGHT
SoI
di ricorrere a strutture
multilivello realizzate su
di uno stesso wafer uti-
lizzando l’ossido di sili-
cio come strato isolante
fra i vari livelli.
È noto che l’ossido di
silicio (in formula SiO2)
viene normalmente uti-
lizzato non solo come
ossido di gate per i tran-
sistor MOS, ma anche
come strato finale “di
copertura” per la pas-
sivazione dei chip fini-
ti, nonché come strato
intermedio di isolamen-
to fra i vari livelli di
metallizzazione utilizzati
per le interconnessioni.
Solo più recentemente,
a fianco dell’ossido di
silicio sono stati intro-
dotti anche altri iso-
lanti a bassa costante
dielettrica (è il caso ad
esempio dell’ossido di
Hafnio, ma non solo)
per realizzare chip in
grado di raggiungere
elevate prestazioni.
In tutti gli ambiti appe-
na citati, sopra all’os-
sido di silicio (che di
fatto rimane comunque
un eccellente isolante)
viene depositato o sili-
cio policristallino (per
i gate dei transistor)
oppure uno strato di
metallizzazione (allumi-
nio, rame, wolframio e
così via) per i gate, le
connessioni e le “via” di
interconnessione fra i
vari livelli, come visibile
nella microfotografia di
figura 1. In tutte le cir-
costanze ora viste, tutto
ciò che viene depositato
sull’SiO2 è comunque di
tipo policristallino, sia
esso silicio sia metallo
o lega metallica. L’SiO2,
infatti, possiede una
struttura policristallina,
che rende difficoltosa la
successiva deposizione
di materiali cristallini.
Infatti, i primi tentativi
di depositare del sili-
cio monocristallino al
di sopra dell’ossido
SiO2 sono stati segna-
ti da notevoli frustra-
zioni, e solo dopo aver
sperimentato vari tipi
di tecniche si è riusci-
ti a far crescere degli
strati di silicio caratte-
rizzati da un grado di
monocristallinità suffi-
ciente a permettere le
realizzazione di struttu-
re funzionanti, ovvero
transistor ottenuti con
drogaggio per succes-
siva diffusione da fase
vapore.
Una serie di vantaggi
Perché realizzare circu-
iti entro uno strato di
silicio cresciuto sopra
all’ossido? Semplice,
per isolare questa por-
zione di circuito da
quella realizzata nel
wafer sottostante. Non
solo, ma grazie allo
strato di ossido è possi-
bile realizzare strutture
a conduzione realmen-
te planare, riducendo
notevolmente l’entità
delle correnti parassi-
te e bloccando qualun-
que dispersione verso
il substrato, compre-
se le correnti dovute
alla capacità parassita
comune di bulk.
Questa tecnica – deno-
minata SOI da Silicon-
On-Insulator – permette
infatti di ottenere non
solo l’abbattimento del
possibile latch-up dei
circuiti Cmos in caso
di rapide variazioni
Fig. 1 – L’ossido di silicio costituisce il dielettrico normalmente utiliz-
zato per l’isolamento fra i vari livelli di metallizzazione di un odierno
circuito integrato
Fig. 2 –Un chip prodotto da IBM in tecnologia silicon-on-insulator
Fig. 3 – Grazie all’impiego dei “trench” in ossido di silicio Toshiba ha
realizzato dei driver da 600 Volt
