SOI substratų apžvalga

SOI (silicio ant izoliatoriaus) substratas yra struktūra, kurioje tarp viršutinio silicio sluoksnio irsilicio substratas, o integriniai grandynai yra pagaminti ant viršutinio plono silicio sluoksnio. Ši SOI medžiagų naudojimo integriniams grandynams gaminti technologija vadinama SOI technologija.

Trys pagrindinės SOI substrato gamybos technologijos

1. Atskyrimas implantuotu deguonimi (SIMOX)

2. Surišimas ir ėsdinimas SOI (BESOI)

3. Smart-cut technologija.

SOI substrato privalumai

1. Maža pagrindo nuotėkio srovė

SiO2 izoliacinis sluoksnis veiksmingai izoliuoja tranzistorių nuo apatinio silicio pagrindo. Ši izoliacija sumažina nepageidaujamą srovę iš aktyvaus sluoksnio į pagrindą. Nuotėkio srovė didėja didėjant temperatūrai, todėl labai pagerėja lusto patikimumas aukštos temperatūros aplinkoje.

2. Sumažinta parazitinė talpa

Dėl parazitinės talpos neišvengiamai atsiranda papildomų vėlavimų perduodant signalą. SOI medžiagų naudojimas šioms parazitinėms talpoms sumažinti yra įprasta didelės spartos arba mažos galios lustų praktika. Palyginti su įprastiniais lustais, gaminamais naudojant CMOS procesus, SOI lustai gali pasiekti 15 % didesnį greitį ir 20 % mažesnę energijos suvartojimą.

3. Triukšmo izoliacija

Naudojant mišraus signalo programas, skaitmeninių grandinių generuojamas elektrinis triukšmas gali trukdyti analoginėms arba radijo dažnių (RF) grandinėms, todėl sumažės bendras sistemos veikimas. SOI struktūroje esantis SiO2 izoliacinis sluoksnis izoliuoja aktyvų silicio sluoksnį nuo pagrindo, taip užtikrindamas būdingą triukšmo izoliaciją. Tai reiškia, kad skaitmeninės grandinės sukuriamam triukšmui galima veiksmingai užkirsti kelią per substratą plisti į jautrią analoginę grandinę.

SOI substrato taikymo sritys

1. Buitinės elektronikos sektorius

KadangiSOI substrataigali žymiai pagerinti tokių įrenginių, kaip RF filtrai ir galios stiprintuvai, veikimą ir pasiekti greitesnį signalo perdavimą bei mažesnes energijos sąnaudas. Jie plačiai naudojami gaminant išmaniuosius nešiojamuosius įrenginius, tokius kaip išmanieji laikrodžiai ir sveikatos stebėjimo įrenginiai, bei mobiliųjų telefonų ir planšetinių kompiuterių RF priekiniai moduliai.

2. Automobilių elektronika

Dėl puikių savybių, kad atlaikytų sudėtingas elektromagnetines sąlygas, SOI substratai puikiai tinka automobilių galios valdymo lustų gamybai ir taikymui autonominio vairavimo sistemose.

3. Aviacijos ir gynybos sektoriai

SOI substratai pasižymi nepaprastu patikimumu ir atsparumu radiaciniams trukdžiams ir gali atitikti griežtus palydovinio ryšio įrangos ir karinių elektroninių sistemų reikalavimus dėl didelio tikslumo ir didelio patikimumo.

4. Daiktų internetas (IoT)

Didėjant daiktų interneto duomenų kiekiui, auga pigių ir didelio tikslumo operacijų paklausa. Dėl mažo energijos suvartojimo ir didelio našumo pranašumų SOI substratai puikiai atitinka IoT reikalavimus ir yra plačiai naudojami gaminant jutiklių mazgų lustus ir krašto skaičiavimo lustus.

5. Implantuojami medicinos prietaisai medicinos elektronikos srityje

Tokiems prietaisams kaip širdies stimuliatoriai ir neurostimuliatoriai kelia itin aukštus mažo energijos suvartojimo ir biologinio suderinamumo reikalavimus. Mažos energijos sąnaudos ir SOI substratų stabilumas gali užtikrinti ilgalaikį saugų implantuojamų prietaisų veikimą, tuo pačiu sumažinant poveikį paciento kūnui.