SOI (silicij na izolatoru) pločicepredstavljaju specijalizirani poluvodički materijal s ultra tankim slojem silicija formiranim na vrhu izolacijskog oksidnog sloja. Ova jedinstvena sendvič struktura pruža značajna poboljšanja performansi poluvodičkih uređaja.
Strukturni sastav:
Sloj uređaja (gornji silicij):
Debljina mu varira od nekoliko nanometara do mikrometara, a služi kao aktivni sloj za izradu tranzistora.
Zakopani oksidni sloj (BOX):
Izolacijski sloj silicijevog dioksida (debljine 0,05-15 μm) koji električno izolira sloj uređaja od podloge.
Osnovna podloga:
Silikonski materijal (debljine 100-500 μm) koji pruža mehaničku potporu.
Prema tehnologiji postupka pripreme, glavni procesni putevi SOI silicijskih pločica mogu se klasificirati kao: SIMOX (tehnologija izolacije ubrizgavanjem kisika), BESOI (tehnologija stanjivanja vezivanja) i Smart Cut (inteligentna tehnologija skidanja slojeva).
SIMOX (tehnologija izolacije ubrizgavanjem kisika) je tehnika koja uključuje ubrizgavanje visokoenergetskih iona kisika u silicijeve pločice kako bi se formirao sloj ugrađen u silicijev dioksid, koji se zatim podvrgava visokotemperaturnom žarenju radi popravka nedostataka u rešetki. Jezgra je izravno ubrizgavanje iona kisika kako bi se formirao zakopani sloj kisika.
BESOI (Bonding Thinning tehnologija) uključuje spajanje dviju silicijskih pločica, a zatim stanjivanje jedne od njih mehaničkim brušenjem i kemijskim jetkanjem kako bi se formirala SOI struktura. Srž leži u spajanju i stanjivanju.
Smart Cut (inteligentna tehnologija pilinga) formira sloj pilinga ubrizgavanjem vodikovih iona. Nakon lijepljenja, provodi se toplinska obrada kako bi se silicijska pločica pilingirala duž sloja vodikovih iona, formirajući ultra tanki sloj silicija. Jezgra je skidanje ubrizgavanjem vodika.
Trenutno postoji još jedna tehnologija poznata kao SIMBOND (tehnologija vezivanja ubrizgavanjem kisika), koju je razvio Xinao. Zapravo, to je put koji kombinira tehnologije izolacije i vezivanja ubrizgavanjem kisika. U ovom tehničkom putu, ubrizgani kisik se koristi kao sloj za prorjeđivanje, a stvarni sloj ukopanog kisika je sloj toplinske oksidacije. Stoga se istovremeno poboljšavaju parametri poput ujednačenosti gornjeg silicija i kvalitete sloja ukopanog kisika.
SOI silicijske pločice proizvedene različitim tehničkim postupcima imaju različite parametre performansi i prikladne su za različite scenarije primjene.
Slijedi sažetak tablice s ključnim prednostima performansi SOI silicijskih pločica, u kombinaciji s njihovim tehničkim značajkama i stvarnim scenarijima primjene. U usporedbi s tradicionalnim silicijem, SOI ima značajne prednosti u ravnoteži brzine i potrošnje energije. (PS: Performanse 22nm FD-SOI-ja bliske su performansama FinFET-a, a trošak je smanjen za 30%.)
| Prednost u performansama | Tehnički princip | Specifična manifestacija | Tipični scenariji primjene |
| Niska parazitska kapacitivnost | Izolacijski sloj (BOX) blokira spajanje naboja između uređaja i podloge | Brzina prebacivanja povećana za 15%-30%, potrošnja energije smanjena za 20%-50% | 5G RF, visokofrekventni komunikacijski čipovi |
| Smanjena struja curenja | Izolacijski sloj potiskuje putove curenja struje | Struja curenja smanjena za >90%, produženi vijek trajanja baterije | IoT uređaji, nosiva elektronika |
| Poboljšana otpornost na zračenje | Izolacijski sloj blokira nakupljanje naboja uzrokovano zračenjem | Tolerancija na zračenje poboljšana 3-5 puta, smanjeni pojedinačni poremećaji | Svemirske letjelice, oprema za nuklearnu industriju |
| Kontrola efekta kratkog kanala | Tanki sloj silicija smanjuje interferenciju električnog polja između odvoda i izvora | Poboljšana stabilnost praga napona, optimizirani nagib podpraga | Napredni logički čipovi čvorova (<14nm) |
| Poboljšano upravljanje toplinom | Izolacijski sloj smanjuje toplinsku vodljivost | 30% manje akumulacije topline, 15-25°C niža radna temperatura | 3D integrirani krugovi, automobilska elektronika |
| Optimizacija visoke frekvencije | Smanjena parazitska kapacitivnost i poboljšana pokretljivost nosioca | 20% niže kašnjenje, podržava obradu signala >30 GHz | mmWave komunikacija, čipovi za satelitsku komunikaciju |
| Povećana fleksibilnost dizajna | Nije potrebno dopiranje bušotina, podržava povratno pristranost | 13%-20% manje koraka u procesu, 40% veća gustoća integracije | Integrirani sklopovi s miješanim signalima, senzori |
| Imunitet na zatvaranje | Izolacijski sloj izolira parazitske PN spojeve | Prag struje zaključavanja povećan je na >100mA | Visokonaponski uređaji |
Ukratko, glavne prednosti SOI-a su: brz je i energetski učinkovitiji.
Zbog ovih karakteristika performansi SOI-a, ima široku primjenu u područjima koja zahtijevaju izvrsne frekvencijske performanse i performanse potrošnje energije.
Kao što je prikazano u nastavku, na temelju udjela područja primjene koja odgovaraju SOI-u, može se vidjeti da RF i energetski uređaji čine veliku većinu SOI tržišta.
| Područje primjene | Tržišni udio |
| RF-SOI (radiofrekvencija) | 45% |
| SOI napajanja | 30% |
| FD-SOI (Potpuno iscrpljen) | 15% |
| Optički SOI | 8% |
| SOI senzora | 2% |
S rastom tržišta poput mobilne komunikacije i autonomne vožnje, očekuje se da će SOI silicijske pločice također održati određenu stopu rasta.
XKH, kao vodeći inovator u tehnologiji silicijskih pločica na izolatoru (SOI), pruža sveobuhvatna SOI rješenja, od istraživanja i razvoja do masovne proizvodnje, koristeći vodeće proizvodne procese u industriji. Naš kompletan portfelj uključuje SOI pločice od 200 mm/300 mm, koje obuhvaćaju RF-SOI, Power-SOI i FD-SOI varijante, uz strogu kontrolu kvalitete koja osigurava iznimnu konzistentnost performansi (ujednačenost debljine unutar ±1,5%). Nudimo prilagođena rješenja s debljinom sloja ukopanog oksida (BOX) u rasponu od 50 nm do 1,5 μm i različitim specifikacijama otpora kako bismo zadovoljili specifične zahtjeve. Koristeći 15 godina tehničkog iskustva i robustan globalni lanac opskrbe, pouzdano isporučujemo visokokvalitetne SOI supstratne materijale vodećim proizvođačima poluvodiča diljem svijeta, omogućujući najsuvremenije inovacije čipova u 5G komunikacijama, automobilskoj elektronici i primjenama umjetne inteligencije.
XKH'SOI pločice:
Vrijeme objave: 24. travnja 2025.