SOI (silīcija uz izolatora) plāksnesir specializēts pusvadītāju materiāls, kam raksturīgs īpaši plāns silīcija slānis, kas izveidots virs izolējoša oksīda slāņa. Šī unikālā sviestmaizes struktūra nodrošina ievērojamus pusvadītāju ierīču veiktspējas uzlabojumus.
Strukturālais sastāvs:
Ierīces slānis (augšējais silīcijs):
Biezums svārstās no vairākiem nanometriem līdz mikrometriem, kalpojot par aktīvo slāni tranzistora izgatavošanai.
Apraktā oksīda slānis (BOX):
Silīcija dioksīda izolācijas slānis (0,05–15 μm biezs), kas elektriski izolē ierīces slāni no substrāta.
Pamatnes substrāts:
Lielapjoma silīcijs (100–500 μm biezs), kas nodrošina mehānisku atbalstu.
Saskaņā ar sagatavošanas procesa tehnoloģiju SOI silīcija vafeļu galvenos procesa ceļus var klasificēt šādi: SIMOX (skābekļa iesmidzināšanas izolācijas tehnoloģija), BESOI (savienojuma retināšanas tehnoloģija) un Smart Cut (inteliģenta noņemšanas tehnoloģija).
SIMOX (skābekļa injekcijas izolācijas tehnoloģija) ir metode, kas ietver augstas enerģijas skābekļa jonu ievadīšanu silīcija plāksnēs, lai izveidotu silīcija dioksīda iestrādātu slāni, kas pēc tam tiek pakļauts augstas temperatūras atkvēlināšanai, lai novērstu režģa defektus. Kodols tiek tieši ievadīts ar jonu skābekli, lai izveidotu apraktā slāņa skābekli.
BESOI (Bonding Thinning tehnoloģija) ietver divu silīcija plākšņu savienošanu un pēc tam vienas no tām atšķaidīšanu, mehāniski slīpējot un ķīmiski kodinot, lai izveidotu SOI struktūru. Kodols atrodas savienošanas un atšķaidīšanas procesā.
Smart Cut (inteliģentā lobīšanās tehnoloģija) veido lobīšanās slāni, izmantojot ūdeņraža jonu injekciju. Pēc savienošanas tiek veikta termiskā apstrāde, lai atdalītu silīcija plāksnītes lobīšanos gar ūdeņraža jonu slāni, veidojot īpaši plānu silīcija slāni. Kodols ir ūdeņraža injekcijas noņemšanas process.
Pašlaik pastāv vēl viena tehnoloģija, kas pazīstama kā SIMBOND (skābekļa iesmidzināšanas savienošanas tehnoloģija), ko izstrādāja Xinao. Patiesībā tas ir veids, kas apvieno skābekļa iesmidzināšanas izolācijas un savienošanas tehnoloģijas. Šajā tehniskajā veidā ievadītais skābeklis tiek izmantots kā retināts barjeras slānis, un faktiskais apraktais skābekļa slānis ir termiskās oksidācijas slānis. Tādējādi vienlaikus tiek uzlaboti tādi parametri kā virsējā silīcija vienmērīgums un apraktā skābekļa slāņa kvalitāte.
SOI silīcija plāksnēm, kas ražotas, izmantojot dažādas tehniskās metodes, ir atšķirīgi veiktspējas parametri, un tās ir piemērotas dažādiem pielietojuma scenārijiem.
Tālāk ir sniegta kopsavilkuma tabula par SOI silīcija vafeļu galvenajām veiktspējas priekšrocībām apvienojumā ar to tehniskajām īpašībām un faktiskajiem pielietojuma scenārijiem. Salīdzinot ar tradicionālo silīciju, SOI ir ievērojamas priekšrocības ātruma un enerģijas patēriņa līdzsvarā. (P.S.: 22 nm FD-SOI veiktspēja ir tuvu FinFET veiktspējai, un izmaksas ir samazinātas par 30 %.)
| Veiktspējas priekšrocība | Tehniskais princips | Specifiska izpausme | Tipiski lietošanas scenāriji |
| Zema parazitārā kapacitāte | Izolācijas slānis (BOX) bloķē lādiņa savienojumu starp ierīci un substrātu | Pārslēgšanās ātrums palielinājās par 15–30 %, enerģijas patēriņš samazinājās par 20–50 % | 5G RF, augstfrekvences sakaru mikroshēmas |
| Samazināta noplūdes strāva | Izolācijas slānis nomāc noplūdes strāvas ceļus | Noplūdes strāva samazināta par >90%, pagarināts akumulatora darbības laiks | IoT ierīces, valkājama elektronika |
| Paaugstināta starojuma izturība | Izolācijas slānis bloķē starojuma izraisītu lādiņa uzkrāšanos | Radiācijas tolerance uzlabota 3–5 reizes, samazināts viena notikuma izraisīto traucējumu skaits | Kosmosa kuģi, kodolrūpniecības iekārtas |
| Īskanāla efektu vadība | Plāns silīcija slānis samazina elektriskā lauka traucējumus starp noteku un avotu | Uzlabota sliekšņa sprieguma stabilitāte, optimizēts apakšsliekšņa slīpums | Uzlabotas mezglu loģikas mikroshēmas (<14 nm) |
| Uzlabota termiskā pārvaldība | Izolācijas slānis samazina siltumvadītspējas saikni | Par 30 % mazāka siltuma uzkrāšanās, par 15–25 °C zemāka darba temperatūra | 3D integrālās shēmas, automobiļu elektronika |
| Augstas frekvences optimizācija | Samazināta parazītiska kapacitāte un uzlabota nesēju mobilitāte | Par 20 % mazāka aizkave, atbalsta >30 GHz signāla apstrādi | mmWave komunikācija, satelītu sakaru mikroshēmas |
| Palielināta dizaina elastība | Nav nepieciešama aku dopinga metode, atbalsta atpakaļejošu nobīdi | Par 13–20 % mazāk procesa soļu, par 40 % lielāks integrācijas blīvums | Jaukta signāla integrālās shēmas, sensori |
| Nostiprinoša imunitāte | Izolācijas slānis izolē parazitāros PN savienojumus | Fiksācijas strāvas slieksnis palielināts līdz >100mA | Augstsprieguma barošanas ierīces |
Rezumējot, SOI galvenās priekšrocības ir: tas darbojas ātri un ir energoefektīvāks.
Pateicoties šīm SOI veiktspējas īpašībām, tam ir plašs pielietojums jomās, kurās nepieciešama lieliska frekvences veiktspēja un enerģijas patēriņa veiktspēja.
Kā parādīts zemāk, pamatojoties uz SOI atbilstošo pielietojuma jomu proporciju, var redzēt, ka RF un jaudas ierīces veido lielāko daļu SOI tirgus.
| Pielietojuma lauks | Tirgus daļa |
| RF-SOI (radiofrekvence) | 45% |
| Jaudas SOI | 30% |
| FD-SOI (pilnībā noplicināts) | 15% |
| Optiskā SOI | 8% |
| Sensora SOI | 2% |
Līdz ar tādu tirgu kā mobilo sakaru un autonomās braukšanas izaugsmi, paredzams, ka arī SOI silīcija vafeļu ražošanas apjoms saglabās zināmu izaugsmes tempu.
XKH, kā vadošais inovāciju uzņēmums silīcija uz izolatora (SOI) plākšņu tehnoloģijas jomā, piedāvā visaptverošus SOI risinājumus, sākot no pētniecības un attīstības līdz masveida ražošanai, izmantojot nozarē vadošos ražošanas procesus. Mūsu pilnajā portfelī ir iekļauti 200 mm/300 mm SOI plākšņu varianti, kas aptver RF-SOI, Power-SOI un FD-SOI variantus, ar stingru kvalitātes kontroli, kas nodrošina izcilu veiktspējas konsekvenci (biezuma vienmērīgums ±1,5% robežās). Mēs piedāvājam pielāgotus risinājumus ar aprakta oksīda (BOX) slāņa biezumu no 50 nm līdz 1,5 μm un dažādām pretestības specifikācijām, lai atbilstu īpašām prasībām. Izmantojot 15 gadu tehnisko pieredzi un stabilu globālo piegādes ķēdi, mēs uzticami nodrošinām augstas kvalitātes SOI substrātu materiālus augstākā līmeņa pusvadītāju ražotājiem visā pasaulē, nodrošinot modernākās mikroshēmu inovācijas 5G sakaros, automobiļu elektronikā un mākslīgā intelekta lietojumprogrammās.
XKH"SOI plāksnes:
Publicēšanas laiks: 2025. gada 24. aprīlis