Płytki SOI (krzem na izolatorze)reprezentują specjalistyczny materiał półprzewodnikowy, składający się z ultracienkiej warstwy krzemu utworzonej na izolującej warstwie tlenku. Ta unikalna struktura warstwowa zapewnia znaczną poprawę wydajności urządzeń półprzewodnikowych.
Skład strukturalny:
Warstwa urządzenia (górny krzem):
Grubość od kilku nanometrów do mikrometrów, stanowiąca warstwę aktywną do produkcji tranzystorów.
Warstwa tlenku pogrzebanego (BOX):
Warstwa izolacyjna z dwutlenku krzemu (o grubości 0,05–15 μm), która izoluje elektrycznie warstwę urządzenia od podłoża.
Podłoże bazowe:
Grubość krzemu (100–500 μm) zapewniająca wsparcie mechaniczne.
Biorąc pod uwagę technologię procesu przygotowania, główne procesy wytwarzania płytek krzemowych SOI można podzielić na: SIMOX (technologia izolacji poprzez wtrysk tlenu), BESOI (technologia przerzedzania spoin) i Smart Cut (inteligentna technologia usuwania powłoki).
SIMOX (technologia izolacji z wtryskiem tlenu) to technika polegająca na wstrzykiwaniu wysokoenergetycznych jonów tlenu do płytek krzemowych w celu utworzenia warstwy dwutlenku krzemu, która jest następnie poddawana wyżarzaniu w wysokiej temperaturze w celu naprawy defektów sieci krystalicznej. Rdzeń jest bezpośrednio wstrzykiwany jonami tlenu, tworząc warstwę tlenu.
Technologia BESOI (Bonding Thinning) polega na połączeniu dwóch płytek krzemowych, a następnie pocienieniu jednej z nich poprzez mechaniczne szlifowanie i trawienie chemiczne, tworząc strukturę SOI. Istota technologii polega na łączeniu i pocienianiu.
Technologia Smart Cut (Intelligent Exfoliation) tworzy warstwę złuszczającą poprzez wtrysk jonów wodoru. Po połączeniu, przeprowadzana jest obróbka cieplna w celu złuszczenia płytki krzemowej wzdłuż warstwy jonów wodoru, tworząc ultracienką warstwę krzemu. Rdzeń stanowi stripping z wtryskiem wodoru.
Obecnie istnieje inna technologia znana jako SIMBOND (technologia wiązania przez wstrzykiwanie tlenu), opracowana przez firmę Xinao. W rzeczywistości jest to metoda łącząca technologie izolacji i wiązania przez wstrzykiwanie tlenu. W tej metodzie technicznej wstrzykiwany tlen służy jako cieńsza warstwa barierowa, a rzeczywista warstwa tlenu jest warstwą utleniania termicznego. W ten sposób jednocześnie poprawia się parametry, takie jak jednorodność wierzchniej warstwy krzemu i jakość warstwy tlenu.
Płytki krzemowe SOI produkowane różnymi metodami technicznymi charakteryzują się różnymi parametrami wydajnościowymi i nadają się do różnych scenariuszy zastosowań.
Poniżej znajduje się tabela podsumowująca podstawowe zalety wydajnościowe płytek krzemowych SOI, w połączeniu z ich właściwościami technicznymi i rzeczywistymi scenariuszami zastosowań. W porównaniu z tradycyjnym krzemem, SOI oferuje znaczącą przewagę pod względem równowagi między szybkością a zużyciem energii. (PS: Wydajność 22 nm FD-SOI jest zbliżona do FinFET, a koszt jest niższy o 30%).
| Zaleta wydajności | Zasada techniczna | Specyficzna manifestacja | Typowe scenariusze zastosowań |
| Niska pojemność pasożytnicza | Warstwa izolacyjna (BOX) blokuje sprzężenie ładunków pomiędzy urządzeniem a podłożem | Prędkość przełączania zwiększona o 15%-30%, zużycie energii zmniejszone o 20%-50% | 5G RF, układy komunikacyjne o wysokiej częstotliwości |
| Zmniejszony prąd upływu | Warstwa izolacyjna tłumi ścieżki prądu upływu | Prąd upływu zmniejszony o >90%, dłuższa żywotność baterii | Urządzenia IoT, elektronika noszona |
| Zwiększona odporność na promieniowanie | Warstwa izolacyjna blokuje gromadzenie się ładunku wywołanego promieniowaniem | Tolerancja na promieniowanie poprawiła się 3-5 razy, zmniejszyła się liczba pojedynczych zdarzeń | Statki kosmiczne, sprzęt przemysłu nuklearnego |
| Kontrola efektów krótkiego kanału | Cienka warstwa krzemu redukuje zakłócenia pola elektrycznego pomiędzy drenem a źródłem | Poprawiona stabilność napięcia progowego, zoptymalizowane nachylenie podprogowe | Zaawansowane układy logiczne węzłów (<14 nm) |
| Ulepszone zarządzanie termiczne | Warstwa izolacyjna redukuje sprzężenie przewodzenia ciepła | O 30% mniejsze gromadzenie ciepła, o 15-25°C niższa temperatura pracy | Układy scalone 3D, elektronika samochodowa |
| Optymalizacja wysokiej częstotliwości | Zmniejszona pojemność pasożytnicza i zwiększona ruchliwość nośników | O 20% mniejsze opóźnienie, obsługuje przetwarzanie sygnału >30 GHz | Komunikacja mmWave, układy komunikacji satelitarnej |
| Większa elastyczność projektowania | Nie wymaga domieszkowania, wspiera odwrotne odchylenie | O 13%–20% mniej etapów procesu, o 40% większa gęstość integracji | Układy scalone sygnałów mieszanych, czujniki |
| Odporność na zatrzaski | Warstwa izolacyjna izoluje pasożytnicze złącza PN | Próg prądu zatrzasku zwiększony do >100 mA | Urządzenia wysokiego napięcia |
Podsumowując, głównymi zaletami SOI są: szybkość działania i mniejsze zużycie energii.
Ze względu na te właściwości SOI ma szerokie zastosowanie w dziedzinach wymagających doskonałej wydajności częstotliwościowej i zużycia energii.
Jak pokazano poniżej, na podstawie proporcji obszarów zastosowań odpowiadających SOI, można zauważyć, że urządzenia RF i urządzenia zasilające stanowią zdecydowaną większość rynku SOI.
| Pole zastosowania | Udział w rynku |
| RF-SOI (częstotliwość radiowa) | 45% |
| Moc SOI | 30% |
| FD-SOI (całkowicie wyczerpany) | 15% |
| Optyczny SOI | 8% |
| Czujnik SOI | 2% |
Biorąc pod uwagę rozwój rynków takich jak komunikacja mobilna i pojazdy autonomiczne, oczekuje się, że płytki krzemowe SOI utrzymają pewną dynamikę wzrostu.
Firma XKH, jako wiodący innowator w technologii płytek krzemowo-na-izolatorze (SOI), dostarcza kompleksowe rozwiązania SOI, od badań i rozwoju po produkcję seryjną, wykorzystując wiodące w branży procesy produkcyjne. Nasze kompletne portfolio obejmuje płytki SOI o średnicy 200 mm/300 mm, w wariantach RF-SOI, Power-SOI i FD-SOI, z rygorystyczną kontrolą jakości gwarantującą wyjątkową spójność parametrów (jednorodność grubości z tolerancją ±1,5%). Oferujemy rozwiązania dostosowane do indywidualnych potrzeb z warstwą tlenku tlenku (BOX) o grubości od 50 nm do 1,5 μm i różnymi parametrami rezystywności, aby spełnić specyficzne wymagania. Wykorzystując 15 lat doświadczenia technicznego i solidny globalny łańcuch dostaw, niezawodnie dostarczamy wysokiej jakości materiały na podłoża SOI czołowym producentom półprzewodników na całym świecie, umożliwiając im wdrażanie najnowocześniejszych rozwiązań w zakresie komunikacji 5G, elektroniki samochodowej i zastosowań w sztucznej inteligencji.
XKH'wafle SOI:
Czas publikacji: 24-04-2025