Hva er SOI?

SOI, forkortelse for Silicon-On-Insulator, er en halvlederproduksjonsprosess basert på spesielle substratmaterialer. Siden industrialiseringen på 1980-tallet har denne teknologien blitt en viktig gren av avanserte produksjonsprosesser for halvledere. SOI-prosessen kjennetegnes ved sin unike tre-lags komposittstruktur, og er en betydelig avvik fra tradisjonell bulksilisiumprosess.

Sammensatt av et enkelt-krystall silisium enhetslag, et silisiumdioksid isolerende lag (også kjent som et nedgravd oksidlag, BOX), og et silisiumsubstrat,SOI waferskaper et uavhengig og stabilt elektrisk miljø. Hvert lag fyller en distinkt, men komplementær rolle for å sikre waferens ytelse og pålitelighet:

1. Det øverste enkeltkrystall silisiumenhetslaget, som vanligvis har en tykkelse på 5 nm til 2 μm, fungerer som det sentrale området for å lage aktive enheter som transistorer. Dens ultratynnhet er grunnlaget for forbedret ytelse og enhetsminiatyrisering.

2. Den primære funksjonen til det midterste begravde oksidlaget er å oppnå elektrisk isolasjon. BOX-laget blokkerer effektivt elektriske forbindelser mellom enhetslaget og substratet under ved å bruke både fysiske og kjemiske isolasjonsmekanismer, med tykkelsen typisk fra 5nm til 2μm.

3. Når det gjelder bunnsilisiumsubstratet, er dens primære funksjon å tilby strukturell robusthet og jevn mekanisk støtte, som er avgjørende forsikringer for waferens pålitelighet under produksjon og senere bruk. Når det gjelder tykkelse, faller den vanligvis innenfor området 200μm til 700μm.

Fordeler med SOI Wafer

1. Lavt strømforbruk

Tilstedeværelsen av det isolerende laget iSOI waferereduserer lekkasjestrøm og kapasitans, noe som bidrar til lavere statisk og dynamisk strømforbruk på enheten.

1. Lavt strømforbruk

Det isolerende laget i SOI-wafere kan effektivt skjerme kosmiske stråler og elektromagnetisk interferens, og unngå virkningen av ekstreme miljøer på enhetens stabilitet, slik at den kan operere stabilt i spesialfelt som romfart og kjernefysisk industri.

3. Utmerket høyfrekvent ytelse

Det isolerende lagdesignet reduserer uønskede parasittiske effekter betraktelig forårsaket av interaksjonen mellom enheten og underlaget. Reduksjonen i parasittisk kapasitans reduserer latensen til SOI-enheter i høyfrekvent signalbehandling (som 5G-kommunikasjon), og forbedrer dermed driftseffektiviteten.

4. Design fleksibilitet

SOI-substratet har iboende dielektrisk isolasjon, noe som eliminerer behovet for dopet grøftisolasjon, noe som forenkler produksjonsprosessen og forbedrer produksjonsutbyttet.

Anvendelse av SOI-teknologi

1. Forbrukerelektronikk: RF-frontmoduler for smarttelefoner (som 5G-filtre).

2. Automotive electronics field: Automotive-grade radar chip.

3.Aerospace: Satellittkommunikasjonsutstyr.

4. Felt for medisinsk utstyr: implanterbare medisinske sensorer, overvåkingsbrikker med lav effekt.