Hvad er SOI?

SOI, forkortelse for Silicon-On-Insulator, er en halvlederfremstillingsproces baseret på specielle substratmaterialer. Siden dens industrialisering i 1980'erne er denne teknologi blevet en vigtig gren af ​​avancerede halvlederfremstillingsprocesser. SOI-processen, der er kendetegnet ved sin unikke tre-lags kompositstruktur, er en væsentlig afvigelse fra den traditionelle bulk siliciumproces.

Sammensat af et enkelt-krystal silicium enhedslag, et siliciumdioxid isolerende lag (også kendt som et begravet oxidlag, BOX) og et siliciumsubstrat,SOI waferskaber et uafhængigt og stabilt elektrisk miljø. Hvert lag opfylder en særskilt, men komplementær rolle i at sikre waferens ydeevne og pålidelighed:

1. Det øverste enkeltkrystal siliciumenhedslag, som normalt har en tykkelse på 5 nm til 2 μm, tjener som det centrale område til at skabe aktive enheder som transistorer. Dens ultratyndhed er grundlaget for forbedret ydeevne og enhedsminiaturisering.

2. Den primære funktion af det midterste begravede oxidlag er at opnå elektrisk isolation. BOX-laget blokerer effektivt elektriske forbindelser mellem enhedslaget og substratet nedenfor ved at bruge både fysiske og kemiske isolationsmekanismer, med dets tykkelse typisk fra 5nm til 2μm.

3. Med hensyn til bundsiliciumsubstratet er dets primære funktion at tilbyde strukturel robusthed og stabil mekanisk støtte, som er afgørende garantier for waferens pålidelighed under produktion og senere brug. Med hensyn til tykkelse falder den generelt inden for området 200μm til 700μm.

Fordele ved SOI Wafer

1. Lavt strømforbrug

Tilstedeværelsen af ​​det isolerende lag iSOI wafersreducerer lækstrøm og kapacitans, hvilket bidrager til lavere enhedens statiske og dynamiske strømforbrug.

2. Strålingsmodstand

Det isolerende lag i SOI-wafere kan effektivt skærme kosmiske stråler og elektromagnetisk interferens og undgå påvirkningen af ​​ekstreme miljøer på enhedens stabilitet, hvilket gør det muligt at fungere stabilt i specielle områder som rumfarts- og nuklear industri.

3. Fremragende højfrekvent ydeevne

Det isolerende lags design reducerer markant uønskede parasitvirkninger forårsaget af interaktionen mellem enheden og substratet. Reduktionen i parasitisk kapacitans sænker latensen af ​​SOI-enheder i højfrekvent signalbehandling (såsom 5G-kommunikation), og forbedrer derved driftseffektiviteten.

4. Design fleksibilitet

SOI-substratet har iboende dielektrisk isolering, hvilket eliminerer behovet for doteret rendeisolering, hvilket forenkler fremstillingsprocessen og forbedrer produktionsudbyttet.

Anvendelse af SOI-teknologi

1. Forbrugerelektroniksektor: RF frontend-moduler til smartphones (såsom 5G-filtre).

2. Automotive elektronik felt: Automotive-grade radar chip.

3.Aerospace: Satellitkommunikationsudstyr.

4. Medicinsk udstyrsfelt: implanterbare medicinske sensorer, overvågningschips med lav effekt.