SOI (silicij na izolatoru) pločicepredstavljaju specijalizirani poluprovodnički materijal koji se sastoji od ultra tankog sloja silicija formiranog preko izolacijskog oksidnog sloja. Ova jedinstvena sendvič struktura pruža značajna poboljšanja performansi poluprovodničkih 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 silicijum dioksida (debljine 0,05-15 μm) koji električno izoluje sloj uređaja od podloge.
Osnovna podloga:
Silicijum u rasutom stanju (debljine 100-500 μm) koji pruža mehaničku podršku.
Prema tehnologiji procesa pripreme, glavni procesni putevi SOI silicijumskih 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 silicijumske pločice kako bi se formirao sloj ugrađen u silicijum dioksid, koji se zatim podvrgava žarenju na visokoj temperaturi kako bi se popravili defekti rešetke. Jezgro se sastoji od direktnog ubrizgavanja iona kisika kako bi se formirao zakopani sloj kisika.
BESOI (Bonding Thinning tehnologija) uključuje spajanje dvije silikonske pločice, a zatim stanjivanje jedne od njih mehaničkim brušenjem i hemijskim nagrizanjem kako bi se formirala SOI struktura. Suština leži u spajanju i stanjivanju.
Smart Cut (Inteligentna tehnologija eksfolijacije) formira sloj eksfolijacije ubrizgavanjem vodikovih iona. Nakon lijepljenja, provodi se termička obrada kako bi se silicijumska pločica eksfolirala duž sloja vodikovih iona, formirajući ultra tanki sloj silicija. Jezgro je skidanje ubrizgavanjem vodika.
Trenutno postoji još jedna tehnologija poznata kao SIMBOND (tehnologija vezivanja ubrizgavanjem kisika), koju je razvio Xinao. U stvari, to je put koji kombinuje tehnologije izolacije i vezivanja ubrizgavanjem kisika. U ovom tehničkom putu, ubrizgani kisik se koristi kao sloj barijere za prorjeđivanje, a stvarni sloj ukopanog kisika je sloj termičke oksidacije. Stoga se istovremeno poboljšavaju parametri kao što su ujednačenost gornjeg silicija i kvalitet sloja ukopanog kisika.
SOI silicijumske pločice proizvedene različitim tehničkim postupcima imaju različite parametre performansi i pogodne su za različite scenarije primjene.
Slijedi sažetak tabele osnovnih prednosti performansi SOI silicijumskih pločica, u kombinaciji s njihovim tehničkim karakteristikama i stvarnim scenarijima primjene. U usporedbi s tradicionalnim silicijumom, SOI ima značajne prednosti u ravnoteži brzine i potrošnje energije. (PS: Performanse 22nm FD-SOI su bliske performansama FinFET-a, a cijena je smanjena 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 puteve curenja struje | Struja curenja smanjena za >90%, produženi vijek trajanja baterije | IoT uređaji, nosiva elektronika |
| Poboljšana otpornost na zračenje | Izolacijski sloj blokira akumulaciju naboja izazvanu zračenjem | Tolerancija na zračenje poboljšana 3-5 puta, smanjeni pojedinačni poremećaji | Svemirske letjelice, oprema za nuklearnu industriju |
| Kontrola efekata kratkog kanala | Tanki sloj silicija smanjuje interferenciju električnog polja između odvoda i izvora | Poboljšana stabilnost praga napona, optimizovani nagib podpraga | Napredni logički čipovi čvorova (<14nm) |
| Poboljšano upravljanje temperaturom | Izolacijski sloj smanjuje toplinsku provodljivost | 30% manje akumulacije toplote, 15-25°C niža radna temperatura | 3D integrirana kola, automobilska elektronika |
| Optimizacija visoke frekvencije | Smanjena parazitska kapacitivnost i poboljšana pokretljivost nosioca | 20% manje kašnjenje, podržava obradu signala >30GHz | mmWave komunikacija, čipovi za satelitsku komunikaciju |
| Povećana fleksibilnost dizajna | Nije potrebno dopiranje bunara, podržava povratno pristrasnost | 13%-20% manje koraka u procesu, 40% veća gustoća integracije | Integrisana kola sa mešanim signalima, senzori |
| Imunitet na zatvaranje | Izolacijski sloj izoluje parazitske PN spojeve | Prag struje zaključavanja povećan na >100mA | Uređaji visokog napona |
Ukratko, glavne prednosti SOI tehnologije su: brza je i energetski efikasnija.
Zbog ovih karakteristika performansi SOI-a, on ima široku primjenu u oblastima koje zahtijevaju odlične frekvencijske performanse i performanse potrošnje energije.
Kao što je prikazano u nastavku, na osnovu udjela polja primjene koja odgovaraju SOI, 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 iscrpljeno) | 15% |
| Optički SOI | 8% |
| SOI senzora | 2% |
S rastom tržišta kao što su mobilne komunikacije i autonomna vožnja, očekuje se da će SOI silicijumske 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 portfolio uključuje SOI pločice od 200 mm/300 mm, koje obuhvataju RF-SOI, Power-SOI i FD-SOI varijante, uz strogu kontrolu kvalitete koja osigurava izuzetnu konzistentnost performansi (ujednačenost debljine unutar ±1,5%). Nudimo prilagođena rješenja sa debljinom sloja ukopanog oksida (BOX) u rasponu od 50 nm do 1,5 μm i različitim specifikacijama otpornosti kako bismo zadovoljili specifične zahtjeve. Koristeći 15 godina tehničkog iskustva i robustan globalni lanac snabdijevanja, pouzdano isporučujemo visokokvalitetne SOI supstratne materijale vodećim proizvođačima poluprovodnika širom svijeta, omogućavajući najsavremenije inovacije čipova u 5G komunikacijama, automobilskoj elektronici i primjenama umjetne inteligencije.
XKH'SOI pločice:
Vrijeme objave: 24. april 2025.