Co je SOI?

SOI, zkratka pro Silicon-On-Insulator, je proces výroby polovodičů založený na speciálních substrátových materiálech. Od své industrializace v 80. letech se tato technologie stala důležitým odvětvím pokročilých procesů výroby polovodičů. Proces SOI, který se vyznačuje jedinečnou třívrstvou kompozitní strukturou, je významnou odchylkou od tradičního procesu výroby křemíku.

Skládá se z vrstvy monokrystalického křemíkového zařízení, izolační vrstvy oxidu křemičitého (také známé jako vnořená oxidová vrstva, BOX) a křemíkového substrátu.SOI oplatkavytváří nezávislé a stabilní elektrické prostředí. Každá vrstva plní odlišnou, ale doplňkovou roli při zajišťování výkonu a spolehlivosti waferu:

1. Vrchní vrstva monokrystalického křemíkového zařízení, která má obvykle tloušťku 5 nm až 2 μm, slouží jako centrální oblast pro vytváření aktivních zařízení, jako jsou tranzistory. Jeho ultratenkost je základem pro lepší výkon a miniaturizaci zařízení.

2. Primární funkcí střední vnořené oxidové vrstvy je dosažení elektrické izolace. Vrstva BOX účinně blokuje elektrická spojení mezi vrstvou zařízení a substrátem pod ní pomocí fyzikálních i chemických izolačních mechanismů, přičemž její tloušťka se obvykle pohybuje od 5 nm do 2 μm.

3.Pokud jde o spodní křemíkový substrát, jeho primární funkcí je nabídnout strukturální robustnost a stabilní mechanickou podporu, což jsou klíčové záruky spolehlivosti destičky během výroby a pozdějšího použití. Pokud jde o tloušťku, obecně spadá do rozmezí 200 μm až 700 μm.

Výhody SOI Wafer

1.Nízká spotřeba energie

Přítomnost izolační vrstvy vSOI oplatkysnižuje svodový proud a kapacitu, což přispívá k nižší statické a dynamické spotřebě energie zařízení.

2. Radiační odpor

Izolační vrstva v waferech SOI může účinně stínit kosmické záření a elektromagnetické rušení, vyhýbat se dopadu extrémních prostředí na stabilitu zařízení, což mu umožňuje stabilně fungovat ve speciálních oblastech, jako je letecký a jaderný průmysl.

3.Vynikající vysokofrekvenční výkon

Konstrukce izolační vrstvy výrazně snižuje nežádoucí parazitní efekty způsobené interakcí mezi zařízením a substrátem. Snížení parazitní kapacity snižuje latenci SOI zařízení při vysokofrekvenčním zpracování signálu (jako je 5G komunikace), a tím zlepšuje provozní efektivitu.

4. Flexibilita designu

Substrát SOI se vyznačuje inherentní dielektrickou izolací, což eliminuje potřebu dopované izolace výkopu, což zjednodušuje výrobní proces a zvyšuje výnos produkce.

Aplikace SOI technologie

Skládá se z vrstvy monokrystalického křemíkového zařízení, izolační vrstvy oxidu křemičitého (také známé jako vnořená oxidová vrstva, BOX) a křemíkového substrátu.

2. Automobilová elektronika: Automobilový radarový čip.

3.Vzdušný prostor: Satelitní komunikační zařízení.

4.Pole zdravotnických prostředků: implantabilní lékařské senzory, monitorovací čipy s nízkou spotřebou.