Co to jest SOI?

SOI, skrót od Silicon-On-Insulator, to proces produkcji półprzewodników oparty na specjalnych materiałach podłoża. Od czasu industrializacji w latach 80. XX wieku technologia ta stała się ważną gałęzią zaawansowanych procesów wytwarzania półprzewodników. Wyróżniający się unikalną trójwarstwową strukturą kompozytową, proces SOI stanowi znaczące odejście od tradycyjnego procesu krzemowego w masie.

Składa się z warstwy urządzenia z monokrystalicznego krzemu, warstwy izolacyjnej z dwutlenku krzemu (znanej również jako warstwa zakopanego tlenku, BOX) i podłoża krzemowego,Wafelek SOItworzy niezależne i stabilne środowisko elektryczne. Każda warstwa spełnia odrębną, ale uzupełniającą się rolę w zapewnianiu wydajności i niezawodności płytki:

1. Górna warstwa monokrystalicznego krzemu, która zwykle ma grubość od 5 nm do 2 μm, służy jako centralny obszar do tworzenia aktywnych urządzeń, takich jak tranzystory. Jego ultracienka konstrukcja jest podstawą poprawy wydajności i miniaturyzacji urządzeń.

2. Podstawową funkcją środkowej zakopanej warstwy tlenku jest osiągnięcie izolacji elektrycznej. Warstwa BOX skutecznie blokuje połączenia elektryczne pomiędzy warstwą urządzenia a podłożem, wykorzystując zarówno mechanizmy izolacji fizycznej, jak i chemicznej, a jej grubość zwykle waha się od 5 nm do 2 μm.

3. Jeśli chodzi o dolne podłoże krzemowe, jego podstawową funkcją jest zapewnianie wytrzymałości strukturalnej i stałego wsparcia mechanicznego, które stanowią kluczowe gwarancje niezawodności płytki podczas produkcji i późniejszego użytkowania. Pod względem grubości zazwyczaj mieści się w zakresie od 200 μm do 700 μm.

Zalety wafla SOI

1. Niskie zużycie energii

Obecność warstwy izolacyjnej wWafle SOIzmniejsza prąd upływowy i pojemność, przyczyniając się do niższego statycznego i dynamicznego zużycia energii przez urządzenie.

2. Odporność na promieniowanie

Warstwa izolacyjna w płytkach SOI może skutecznie chronić promienie kosmiczne i zakłócenia elektromagnetyczne, unikając wpływu ekstremalnych środowisk na stabilność urządzenia, umożliwiając mu stabilną pracę w specjalnych dziedzinach, takich jak przemysł lotniczy i nuklearny.

3. Doskonała wydajność w zakresie wysokich częstotliwości

Konstrukcja warstwy izolacyjnej w znaczący sposób ogranicza niepożądane efekty pasożytnicze powstałe na skutek interakcji urządzenia z podłożem. Zmniejszenie pojemności pasożytniczej zmniejsza opóźnienia urządzeń SOI w przetwarzaniu sygnałów o wysokiej częstotliwości (takich jak komunikacja 5G), poprawiając w ten sposób wydajność operacyjną.

4. Elastyczność projektowania

Podłoże SOI charakteryzuje się naturalną izolacją dielektryczną, eliminując potrzebę domieszkowanej izolacji rowowej, co upraszcza proces produkcyjny i poprawia wydajność produkcji.

Zastosowanie technologii SOI

1. Sektor elektroniki użytkowej: moduły front-end RF do smartfonów (takie jak filtry 5G).

2. Dziedzina elektroniki samochodowej: chip radarowy klasy samochodowej.

3.Przestrzeń kosmiczna: sprzęt komunikacji satelitarnej.

4. Dziedzina urządzeń medycznych: wszczepialne czujniki medyczne, chipy monitorujące małej mocy.