Vad är SOI?

SOI, förkortning för Silicon-On-Insulator, är en halvledartillverkningsprocess baserad på speciella substratmaterial. Sedan dess industrialisering på 1980-talet har denna teknik blivit en viktig gren av avancerade halvledartillverkningsprocesser. SOI-processen kännetecknas av sin unika treskiktskompositstruktur och är en betydande avvikelse från traditionell bulkkiselprocess.

Består av ett skikt av enkristallkisel, ett isolerande kiseldioxidskikt (även känt som ett begravt oxidskikt, BOX) och ett kiselsubstrat,SOI waferskapar en oberoende och stabil elektrisk miljö. Varje lager fyller en distinkt men kompletterande roll för att säkerställa waferns prestanda och tillförlitlighet:

1. Det översta skiktet av enkristallkiselenhet, som vanligtvis har en tjocklek på 5 nm till 2 μm, fungerar som det centrala området för att skapa aktiva enheter som transistorer. Dess ultratunnhet är grunden för förbättrad prestanda och enhetsminiatyrisering.

2. Den primära funktionen för det mellersta begravda oxidskiktet är att uppnå elektrisk isolering. BOX-skiktet blockerar effektivt elektriska anslutningar mellan enhetslagret och substratet nedan genom att använda både fysiska och kemiska isoleringsmekanismer, med dess tjocklek vanligtvis från 5nm till 2μm.

3. När det gäller bottenkiselsubstratet är dess primära funktion att erbjuda strukturell robusthet och stadigt mekaniskt stöd, vilket är avgörande garantier för waferns pålitlighet under produktion och senare användning. När det gäller tjocklek faller den i allmänhet inom intervallet 200μm till 700μm.

Fördelar med SOI Wafer

1.Låg strömförbrukning

Närvaron av det isolerande skiktet iSOI wafersminskar läckström och kapacitans, vilket bidrar till lägre statisk och dynamisk strömförbrukning för enheten.

2. Strålningsmotstånd

Det isolerande lagret i SOI-skivor kan effektivt skydda kosmisk strålning och elektromagnetisk interferens, undvika påverkan från extrema miljöer på enhetens stabilitet, vilket gör det möjligt för den att fungera stabilt inom speciella områden som flyg- och kärnkraftsindustrin.

3.Utmärkt högfrekvent prestanda

Designen av det isolerande skiktet minskar avsevärt oönskade parasiteffekter orsakade av interaktionen mellan enheten och substratet. Minskningen av parasitisk kapacitans sänker latensen för SOI-enheter i högfrekvent signalbehandling (som 5G-kommunikation), vilket förbättrar driftseffektiviteten.

4. Designflexibilitet

SOI-substratet har inneboende dielektrisk isolering, vilket eliminerar behovet av dopad dikesisolering, vilket förenklar tillverkningsprocessen och förbättrar produktionsutbytet.

Tillämpning av SOI-teknik

1. Konsumentelektroniksektor: RF front-end-moduler för smartphones (som 5G-filter).

2. Bilelektronikfält: Radarchip av fordonskvalitet.

3.Aerospace: Satellitkommunikationsutrustning.

4. Medicinsk enhetsområde: implanterbara medicinska sensorer, övervakningschip med låg effekt.