SOI (силицијум-на-изолатору) плочицепредстављају специјализовани полупроводнички материјал који се одликује ултратанким слојем силицијума формираним преко изолационог оксидног слоја. Ова јединствена сендвич структура пружа значајна побољшања перформанси полупроводничких уређаја.
Структурни састав:
Слој уређаја (горњи силицијум):
Дебљина се креће од неколико нанометара до микрометара, служећи као активни слој за израду транзистора.
Закопани оксидни слој (КУТИЈА):
Изолациони слој силицијум диоксида (дебљине 0,05-15 μм) који електрично изолује слој уређаја од подлоге.
Основна подлога:
Силицијум у расутом стању (дебљине 100-500μm) који пружа механичку подршку.
Према технологији процеса припреме, главни процесни путеви SOI силицијумских плочица могу се класификовати као: SIMOX (технологија изолације убризгавањем кисеоника), BESOI (технологија разређивања везивања) и Smart Cut (интелигентна технологија скидања).
SIMOX (Технологија изолације убризгавањем кисеоника) је техника која укључује убризгавање високоенергетских јона кисеоника у силицијумске плочице да би се формирао слој уграђен у силицијум диоксид, који се затим подвргава жарењу на високој температури ради поправке дефекта решетке. Језгро је директно убризгавање јона кисеоника да би се формирао закопани слој кисеоника.
BESOI (Bonding Thinning technology) подразумева спајање две силицијумске плочице, а затим стањивање једне од њих механичким брушењем и хемијским нагризањем како би се формирала SOI структура. Суштина лежи у спајању и стањивању.
Паметно сечење (интелигентна технологија ексфолијације) формира слој ексфолијације убризгавањем водоничних јона. Након везивања, врши се термичка обрада како би се силицијумска плочица ексфолирала дуж слоја водоничних јона, формирајући ултратанки слој силицијума. Језгро је скидање убризгавањем водоника.
Тренутно постоји још једна технологија позната као SIMBOND (технологија везивања убризгавањем кисеоника), коју је развила компанија Xinao. У ствари, то је пут који комбинује технологије изолације и везивања убризгавањем кисеоника. У овом техничком путу, убризгани кисеоник се користи као слој за разређивање, а стварни слој закопаног кисеоника је слој термичке оксидације. Стога се истовремено побољшавају параметри као што су уједначеност горњег силицијума и квалитет слоја закопаног кисеоника.
SOI силицијумске плочице произведене различитим техничким поступцима имају различите параметре перформанси и погодне су за различите сценарије примене.
Следи табела сажетка основних предности перформанси SOI силицијумских плочица, у комбинацији са њиховим техничким карактеристикама и стварним сценаријима примене. У поређењу са традиционалним силицијумом, SOI има значајне предности у равнотежи између брзине и потрошње енергије. (Напомена: Перформансе 22nm FD-SOI су блиске перформансама FinFET-а, а трошкови су смањени за 30%.)
| Предност у перформансама | Технички принцип | Специфична манифестација | Типични сценарији примене |
| Ниска паразитска капацитивност | Изолациони слој (BOX) блокира спрезање наелектрисања између уређаја и подлоге | Брзина пребацивања повећана за 15%-30%, потрошња енергије смањена за 20%-50% | 5G РФ, високофреквентни комуникациони чипови |
| Смањена струја цурења | Изолациони слој сузбија путеве цурења струје | Струја цурења смањена за >90%, продужени век трајања батерије | IoT уређаји, носива електроника |
| Побољшана отпорност на зрачење | Изолациони слој блокира акумулацију наелектрисања изазвану зрачењем | Толеранција на зрачење побољшана 3-5 пута, смањени су једнократни поремећаји | Свемирске летелице, опрема за нуклеарну индустрију |
| Контрола ефеката кратког канала | Танки слој силицијума смањује сметње електричног поља између одвода и извора | Побољшана стабилност прага напона, оптимизован нагиб подпрага | Напредни чипови чворне логике (<14nm) |
| Побољшано управљање температуром | Изолациони слој смањује топлотну проводљивост | 30% мање акумулације топлоте, 15-25°C нижа радна температура | 3Д интегрисана кола, аутомобилска електроника |
| Оптимизација високих фреквенција | Смањена паразитска капацитивност и побољшана мобилност носилаца | 20% мање кашњење, подржава обраду сигнала >30GHz | mmWave комуникација, чипови за сателитску комуникацију |
| Повећана флексибилност дизајна | Није потребно допирање бунара, подржава повратну пристрасност | 13%-20% мање корака у процесу, 40% већа густина интеграције | Интегрисана кола са мешовитим сигналима, сензори |
| Имунитет на закључавање | Изолациони слој изолује паразитске PN спојеве | Праг струје закључавања повећан је на >100mA | Уређаји високог напона |
Укратко, главне предности SOI су: брз је и енергетски ефикаснији.
Због ових карактеристика перформанси SOI, има широку примену у областима које захтевају одличне фреквентне перформансе и перформансе потрошње енергије.
Као што је приказано у наставку, на основу удела поља примене која одговарају SOI, може се видети да РФ и енергетски уређаји чине велику већину SOI тржишта.
| Поље примене | Тржишни удео |
| РФ-СОИ (Радио фреквенција) | 45% |
| Power SOI | 30% |
| FD-SOI (Потпуно исцрпљен) | 15% |
| Оптички SOI | 8% |
| Сензор SOI | 2% |
Са растом тржишта као што су мобилна комуникација и аутономна вожња, очекује се да ће SOI силицијумске плочице такође одржати одређену стопу раста.
XKH, као водећи иноватор у технологији силицијумских плочица на изолатору (SOI), пружа свеобухватна SOI решења, од истраживања и развоја до серијске производње, користећи водеће производне процесе у индустрији. Наш комплетан портфолио укључује SOI плочице од 200 мм/300 мм, које обухватају RF-SOI, Power-SOI и FD-SOI варијанте, уз строгу контролу квалитета која обезбеђује изузетну конзистентност перформанси (уједначеност дебљине унутар ±1,5%). Нудимо прилагођена решења са дебљином слоја закопаног оксида (BOX) у распону од 50 нм до 1,5 μм и различитим спецификацијама отпорности како бисмо задовољили специфичне захтеве. Користећи 15 година техничке стручности и робустан глобални ланац снабдевања, поуздано испоручујемо висококвалитетне SOI материјале за подлоге водећим произвођачима полупроводника широм света, омогућавајући најсавременије иновације у чиповима у 5G комуникацијама, аутомобилској електроници и апликацијама вештачке интелигенције.
XKH'SOI плочице:
Време објаве: 24. април 2025.