绝缘体上硅薄膜（SOI）一般指在衬底硅和表面硅层中间有二氧化硅埋层所组成的表面硅/二氧化硅/衬底硅三层结构材料。其中的衬底硅只起到支撑作用，表面硅层是真正制作器件和电路的材料，称为器件层，中间的二氧化硅称为埋氧层。用SOI材料制备互补金属氧化物半导体集成电路具有器件隔离好、工艺简单、有效消除栓锁效应、寄生效应小、抗辐照性能好等特点。同时SOI材料还是硅基片上光互连和片上光网络以及硅基光电子集成回路的基础材料。

SOI材料的制备方法主要有三种：①键合背面腐蚀法。该方法先在两片硅片表面制备二氧化硅层，然后将它们进行键合，最后对其中一片硅片从背面进行腐蚀减薄和抛光，得到所希望厚度的SOI材料（制备过程参见图1）。这种方法制备的SOI材料厚度均匀性相对比较差，一般厚度非均匀性在±0.5微米左右，硅层厚度一般大于2微米。②智能剥离法。该方法与前一方法比较相似，先在两片硅片表面制备二氧化硅层，对其中一片硅片进行大注量的氢离子注入，然后进行键合。键合后对样品进行高温退火处理，在注氢浓度峰值深度处，氢会形成气泡，将硅衬底与表面硅层剥离开来，留下薄层硅/二氧化硅/硅三层结构材料，再对剥离后的表面进行抛光，就得到了SOI材料（制备过程参见图2）。用智能剥离法制备的SOI材料的厚度由氢离子注入深度决定，厚度较薄且均匀。③注氧隔离法。该方法对硅片进行大注量的氧离子注入，并进行高温退火，在氧离子浓度最高的深度区域形成二氧化硅层，而在表面形成硅单晶层。实现商业化应用的主要是智能剥离法和键合背面腐蚀法制作的SOI材料。

图1 键合背面腐蚀法制备SOI工艺流程示意图

图2 智能剥离法制备SOI工艺流程示意图