Płytki SOI (krzem na izolatorze)reprezentują specjalistyczny materiał półprzewodnikowy z ultracienką warstwą krzemu utworzoną na izolacyjnej warstwie tlenku. Ta unikalna struktura kanapkowa zapewnia znaczące udoskonalenia wydajności urządzeń półprzewodnikowych.
Skład strukturalny:
Warstwa urządzenia (górny krzem):
Grubość od kilku nanometrów do mikrometrów, stanowiąca warstwę aktywną przy produkcji tranzystorów.
Ukryta warstwa tlenku (BOX):
Warstwa izolacyjna z dwutlenku krzemu (grubości 0,05-15μm), która izoluje elektrycznie warstwę urządzenia od podłoża.
Podłoże bazowe:
Grubość krzemu (100-500μm) 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 zdejmowania izolacji).
SIMOX (technologia izolacji wtrysku tlenu) to technika polegająca na wstrzykiwaniu wysokoenergetycznych jonów tlenu do płytek krzemowych w celu utworzenia osadzonej warstwy dwutlenku krzemu, która jest następnie poddawana wyżarzaniu w wysokiej temperaturze w celu naprawy defektów sieci. Rdzeń jest bezpośrednio wstrzykiwany jonami tlenu w celu utworzenia zakopanej warstwy tlenu.
BESOI (technologia Bonding Thinning) polega na spajaniu dwóch płytek krzemowych, a następnie rozcieńczaniu jednej z nich poprzez mechaniczne szlifowanie i trawienie chemiczne w celu utworzenia struktury SOI. Rdzeń leży w spajaniu i rozcieńczaniu.
Smart Cut (technologia Intelligent Exfoliation) tworzy warstwę złuszczającą poprzez wtrysk jonów wodorowych. Po połączeniu przeprowadza się obróbkę cieplną w celu złuszczenia płytki krzemowej wzdłuż warstwy jonów wodorowych, tworząc ultracienką warstwę krzemu. Rdzeń stanowi stripping z wtryskiem wodoru.
Obecnie istnieje inna technologia znana jako SIMBOND (technologia wiązania wtrysku tlenu), która została opracowana przez Xinao. W rzeczywistości jest to droga łącząca izolację wtrysku tlenu i technologie wiązania. W tej drodze technicznej wstrzykiwany tlen jest używany jako warstwa barierowa rozrzedzająca, a rzeczywista warstwa tlenu jest warstwą utleniania termicznego. Dlatego jednocześnie poprawia parametry, takie jak jednorodność górnego 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 główne zalety wydajnościowe płytek krzemowych SOI, w połączeniu z ich cechami technicznymi i rzeczywistymi scenariuszami zastosowań. W porównaniu z tradycyjnym krzemem masowym, SOI ma znaczące zalety w równowadze prędkości i zużycia energii. (PS: Wydajność 22 nm FD-SOI jest zbliżona do wydajności FinFET, a koszt jest zmniejszony o 30%).
| Zaleta wydajności | Zasada techniczna | Konkretna 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 scalone do komunikacji 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 >30GHz | Komunikacja mmWave, układy komunikacji satelitarnej |
| Większa elastyczność projektowania | Nie jest wymagane żadne domieszkowanie, wspiera odwrotne odchylenie | O 13%–20% mniej etapów procesu, o 40% większa gęstość integracji | Układy scalone o mieszanym sygnale, czujniki |
| Odporność na zatrzaskiwanie | Warstwa izolacyjna izoluje pasożytnicze złącza PN | Próg prądu zatrzasku zwiększony do >100mA | Urządzenia wysokiego napięcia |
Podsumowując, głównymi zaletami SOI są: szybkość działania i większa energooszczędność.
Ze względu na te parametry użytkowe SOI ma szerokie zastosowanie w dziedzinach wymagających doskonałej wydajności częstotliwościowej i zużycia energii.
Jak pokazano poniżej, w oparciu o proporcje obszarów zastosowań odpowiadających SOI, można zauważyć, że urządzenia RF i 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% |
Wraz z rozwojem rynków takich jak komunikacja mobilna i autonomiczne pojazdy, oczekuje się, że płytki krzemowe SOI utrzymają pewną dynamikę wzrostu.
XKH, jako wiodący innowator w technologii płytek krzemowo-na-izolatorze (SOI), dostarcza kompleksowe rozwiązania SOI od prac badawczo-rozwojowych po produkcję seryjną, wykorzystując wiodące w branży procesy produkcyjne. Nasze kompletne portfolio obejmuje płytki SOI o średnicy 200 mm/300 mm, obejmujące warianty RF-SOI, Power-SOI i FD-SOI, z rygorystyczną kontrolą jakości zapewniającą wyjątkową spójność wydajności (jednorodność grubości w granicach ±1,5%). Oferujemy dostosowane rozwiązania z grubością warstwy tlenku zakopanego (BOX) od 50 nm do 1,5 μm i różnymi specyfikacjami rezystywności, aby spełnić określone wymagania. Wykorzystując 15 lat doświadczenia technicznego i solidny globalny łańcuch dostaw, niezawodnie dostarczamy wysokiej jakości materiały podłoża SOI czołowym producentom półprzewodników na całym świecie, umożliwiając najnowocześniejsze innowacje w zakresie układów scalonych w komunikacji 5G, elektronice samochodowej i zastosowaniach sztucznej inteligencji.
XKH'wafle SOI:
Czas publikacji: 24-kwi-2025