Silicon-on-Sapphire

Silicon-on-Sapphire
Querschnitt durch einen Transistor in einem integrierten Schaltkreis auf einem SOS-Substrat

Silicon on sapphire (SOS, englisch, dt.: ‚Silizium auf Saphir‘) bezeichnet in der Halbleitertechnik eine spezielle Bauform für Halbleiterbauelemente aus Silizium auf dem isolierenden Substrat Saphir. SOS ist ein Teil der Silicon-on-Insulator-Familie (SOI, dt. »Silizium auf einem Isolator«) der CMOS-Technologie.

Die integrierten Schaltkreise (ICs) werden in einem heteroepitaxialen Prozess hergestellt, bei dem eine dünne Schicht von einkristallinem Silizium auf einem Saphir-Wafer hergestellt wird. Typischerweise werden hochreine, künstlich gezüchtete Saphir-Kristalle eingesetzt. Der Vorteil von Saphir ist seine exzellente Eigenschaft als elektrischer Isolator, was durch ionisierende Strahlung eingestreute Spannungen daran hindert, auf benachbarte Schaltkreiselemente einzuwirken.

SOS ermöglicht die Herstellung von Transistoren und ICs mit besonders hoher Betriebsspannung oder besonders hoher Strahlenresistenz (zum Beispiel für den Einsatz in Satelliten im Bereich des Van-Allen-Gürtels) und werden primär in aeronautischen und militärischen Anwendungen eingesetzt. Der Mikroprozessor RCA1802 ist ein bekanntes Beispiel eines im SOS-Verfahren gefertigten Halbleiters.

SOS wurde kommerziell bis heute (2006) wenig eingesetzt, da es sehr schwierig ist, extrem kleine Transistoren herzustellen. Diese werden aber durch moderne Anwendungen mit hoher Dichte benötigt. Dieser Nachteil erwächst aus Verlagerungen, die aufgrund der Disparität der Kristallgitter zwischen dem Silizium und Saphir entstehen.


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