En oversigt over SOI-substrater

SOI (Silicon-On-Insulator) substrat er en struktur, hvori et siliciumoxid (SiO2) isolerende lag indføres mellem et øverste siliciumlag og ensilicium substrat, og integrerede kredsløb er fremstillet på det øverste silicium tynde lag. Denne teknologi til at bruge SOI-materialer til at fremstille integrerede kredsløb kaldes SOI-teknologi.

De tre vigtigste teknologier til fremstilling af SOI-substrat

1. Separation med implanteret oxygen (SIMOX)

2. Bond og etch-back SOI (BESOI)

3. Smart-cut teknologi.

Fordelene ved SOI-substrat

1. Lav substratlækagestrøm

Tilstedeværelsen af ​​et SiO2-isoleringslag isolerer effektivt transistoren fra det underliggende siliciumsubstrat. Denne isolation reducerer uønsket strøm fra det aktive lag til substratet. Lækstrømmen stiger med temperaturen, hvilket forbedrer chippålideligheden markant i højtemperaturmiljøer.

2. Reduceret parasitisk kapacitans

På grund af eksistensen af ​​parasitisk kapacitans opstår de yderligere forsinkelser uundgåeligt i signaltransmission. Brug af SOI-materialer til at reducere disse parasitære kapacitanser er almindelig praksis i højhastigheds- eller laveffektchips. Sammenlignet med konventionelle chips fremstillet ved hjælp af CMOS-processer kan SOI-chips opnå 15 % højere hastighed og 20 % lavere strømforbrug.

3. Støjisolering

I blandede signalapplikationer kan elektrisk støj genereret af digitale kredsløb forstyrre analoge eller radiofrekvenskredsløb (RF), hvilket vil føre til et fald i den samlede systemydelse. SiO2-isoleringslaget i SOI-strukturen isolerer det aktive siliciumlag fra substratet og leverer således en iboende støjisolering. Dette betyder, at støj genereret af digitale kredsløb effektivt kan forhindres i at forplante sig gennem substratet til følsomme analoge kredsløb.

Anvendelsesområderne for SOI-substrat

1. Forbrugerelektroniksektor

SidenSOI substraterkan markant forbedre ydeevnen af ​​enheder som RF-filtre og effektforstærkere og opnå hurtigere signaltransmission og lavere strømforbrug. De bruges i vid udstrækning til chipfremstilling til smarte bærbare enheder som smartwatches og sundhedsovervågningsenheder og RF frontend-moduler til mobiltelefoner og tablets.

2. Bilelektronik

Takket være den fremragende ydeevne til at modstå komplekse elektromagnetiske forhold, er SOI-substrater velegnede til fremstilling af automotive power management chips og applikationer i de autonome køresystemer.

3. Luftfarts- og forsvarssektorer

SOI-substrater tilbyder bemærkelsesværdig pålidelighed og modstandsdygtighed over for strålingsinterferens og er i stand til at opfylde de strenge krav til satellitkommunikationsudstyr og militære elektroniske systemer til høj præcision og høj pålidelighed.

4. Internet of Things (IoT)

Med stigningen i IoT-datavolumen vokser efterspørgslen efter lavpris- og højpræcisionsdrift. Ved at drage fordel af det lave strømforbrug og høje ydelsesfordele er SOI-substrater perfekt på linje med IoT's krav og anvendes i vid udstrækning i fremstillingen af ​​sensorknudechips og edge computing-chips.

5. Implanterbare medicinske anordninger på det medicinske elektronikområde

Enheder som pacemakere og neurostimulatorer har ekstremt høje krav til lavt strømforbrug og biokompatibilitet. Det lave strømforbrug og stabiliteten af ​​SOI-substrater kan sikre langsigtet sikker drift af implanterbare enheder og samtidig minimere påvirkningen af ​​patientens krop.