半导体中的SOI是“Silicon - On - Insulator”（绝缘衬底上的硅）的缩写。
它的结构主要是在顶层有一层很薄的单晶硅薄膜，中间是绝缘层（常见的是二氧化硅），底层是衬底（通常是硅）。这种结构有诸多优势：
从电学性能来讲，由于中间绝缘层的存在，能够大大减少寄生电容，这使得基于SOI的晶体管能够更快地开启和关闭，提升了集成电路的运行速度，也降低了功耗。在制作工艺上，相比传统体硅技术，SOI技术制作的器件在抗辐照等性能方面表现更好，在航天航空等对器件可靠性要求极高的领域很有价值。在芯片尺寸方面，因为可以减小晶体管之间的间距，有利于芯片尺寸的进一步缩小，对于实现更高集成度的芯片意义重大，常用于高性能CPU、GPU等高端芯片制造。
工艺流程
半导体SOI制造工艺流程主要有以下几种：
SIMOX法
通过氧离子束注入工艺，将高剂量的氧离子注入到硅片中，之后进行高温退火，使注入的氧与硅反应生成二氧化硅，从而在硅片中形成埋氧层，其上部的硅层则成为SOI结构中的顶层硅.
Smart Cut法
首先在硅片上沉积一层氧化层，形成绝缘层，接着向硅片中注入氢离子，随后将处理过的硅片与另一个硅片进行键合，在高温退火过程中，氢离子形成的气泡会使硅片沿着注入氢离子的层分离，在另一硅片上产生薄的硅层，再对该薄硅层进行CMP抛光和退火处理，得到高质量的SOI晶圆.
硅片键合和反面腐蚀技术
将两个表面生长有高质量热氧化层的硅片进行严格清洗后键合，然后以其中一片为衬底，将另一片研磨抛光至所需厚度，最后对表面进行化学机械抛光，形成绝缘体上的硅单晶薄膜.
注氢智能剥离技术
事先准备两片硅片，对其中一片进行氧化并注入氢离子，在硅片中形成氢离子层，之后对两片硅片进行严格清洗并键合，经适当的热处理使注氢片从氢离子层处完整裂开，形成SOI结构，最后对SOI表面进行化学机械抛光，为器件制备提供光滑表面.
半导体SOI工艺主要用到设备及作用：
离子注入设备
• 在SIMOX工艺中，通过注入高剂量氧离子，经退火后与硅反应生成二氧化硅，形成绝缘埋层，实现顶层硅与衬底的隔离.
• 在Smart Cut工艺中，氢离子注入硅片，退火时形成气泡使硅片沿注入层分离，从而得到SOI结构.
• 还可通过向特定位置注入特定离子，改变材料电学等特性，以满足不同器件性能需求.
薄膜沉积设备
• 化学气相沉积（CVD）设备：可沉积顶层硅薄膜和绝缘层等，如PECVD能沉积高质量二氧化硅绝缘层，为SOI结构提供良好的绝缘性能.
• 原子层沉积（ALD）设备：能精确控制薄膜厚度和成分，可在复杂形状表面沉积超薄且均匀的硅或其他功能薄膜，确保SOI器件性能的一致性和稳定性.
光刻设备
如光刻机，可将设计好的电路图案转移到硅片上，确定晶体管等器件的位置和尺寸，其精度决定了芯片的性能和集成度，对制造高性能的SOI器件至关重要.
刻蚀设备
反应离子刻蚀（RIE）设备等可去除不需要的硅或其他材料，形成器件的特定结构，如将硅薄膜刻蚀成晶体管的有源区等，实现SOI器件的精细结构制造.
晶圆键合设备
用于将两个表面生长有氧化层的硅片进行键合，是硅片键合和反面腐蚀技术、Smart Cut技术等工艺中的重要设备，可使晶圆紧密结合，为后续工艺提供稳定的结构基础.
化学机械抛光设备
对SOI表面进行处理，去掉残留损伤，提供光滑表面，保证光刻工艺套刻精度和多层金属互联的高质量实现，有利于提高器件性能和成品率.
