Kas yra SOI?

SOI, trumpinys „Silicon-On-Insulator“, yra puslaidininkių gamybos procesas, pagrįstas specialiomis substrato medžiagomis. Nuo pat industrializacijos devintajame dešimtmetyje ši technologija tapo svarbia pažangių puslaidininkių gamybos procesų šaka. Išsiskiriantis unikalia trijų sluoksnių kompozicine struktūra, SOI procesas yra reikšmingas nukrypimas nuo tradicinio masinio silicio proceso.

Susideda iš vieno kristalo silicio įtaiso sluoksnio, silicio dioksido izoliacinio sluoksnio (taip pat žinomo kaip palaidoto oksido sluoksnis, BOX) ir silicio substrato,SOI plokštelėsukuria nepriklausomą ir stabilią elektros aplinką. Kiekvienas sluoksnis atlieka atskirą, tačiau vienas kitą papildantį vaidmenį užtikrinant plokštelės veikimą ir patikimumą:

1. Viršutinis vieno kristalo silicio įrenginio sluoksnis, kurio storis paprastai yra nuo 5 nm iki 2 μm, yra centrinė sritis kuriant aktyvius įrenginius, tokius kaip tranzistoriai. Jo itin plonas yra geresnio našumo ir įrenginio miniatiūrizavimo pagrindas.

2.Pagrindinė vidurinio palaidoto oksido sluoksnio funkcija yra pasiekti elektros izoliaciją. BOX sluoksnis efektyviai blokuoja elektrines jungtis tarp įrenginio sluoksnio ir žemiau esančio pagrindo, naudodamas tiek fizinius, tiek cheminius izoliavimo mechanizmus, o jo storis paprastai svyruoja nuo 5 nm iki 2 μm.

3. Kalbant apie apatinį silicio pagrindą, jo pagrindinė funkcija yra užtikrinti struktūrinį tvirtumą ir pastovią mechaninę atramą, kuri yra labai svarbi plokštelės patikimumo gamybos ir vėlesnio naudojimo garantija. Kalbant apie storį, jis paprastai yra nuo 200 μm iki 700 μm.

SOI Wafer privalumai

1. Mažas energijos suvartojimas

Izoliacinio sluoksnio buvimas vidujeSOI plokštelėssumažina nuotėkio srovę ir talpą, taip prisidedant prie mažesnio įrenginio statinio ir dinaminio energijos suvartojimo.

2.Atsparumas radiacijai

Izoliacinis sluoksnis SOI plokštelėse gali veiksmingai apsaugoti nuo kosminių spindulių ir elektromagnetinių trukdžių, išvengiant ekstremalių aplinkos poveikio įrenginio stabilumui, todėl jis gali stabiliai veikti specialiose srityse, tokiose kaip aviacija ir branduolinė pramonė.

3. Puikus aukšto dažnio veikimas

Izoliacinio sluoksnio konstrukcija žymiai sumažina nepageidaujamą parazitinį poveikį, kurį sukelia įrenginio ir pagrindo sąveika. Parazitinės talpos sumažinimas sumažina SOI įrenginių delsą apdorojant aukšto dažnio signalus (pvz., 5G ryšį), taip pagerindamas veikimo efektyvumą.

4.Dizaino lankstumas

SOI substratas pasižymi būdinga dielektrine izoliacija, todėl nereikia naudoti legiruoto tranšėjos izoliacijos, o tai supaprastina gamybos procesą ir pagerina gamybos išeigą.

SOI technologijos taikymas

1. Buitinės elektronikos sektorius: RF priekiniai moduliai, skirti išmaniesiems telefonams (pvz., 5G filtrai).

2.Automobilių elektronikos sritis: automobilių klasės radaro lustas.

3.Aerospace: palydovinio ryšio įranga.

4. Medicinos prietaisų sritis: implantuojami medicininiai jutikliai, mažos galios stebėjimo lustai.