Какво е СОИ?

SOI е съкращението заСилиций върху изолаторБуквално означава „силиций върху изолатор“. На практика структурата е такава, че върху силициевата пластина има ултратънък изолационен слой, като SiO₂, и след това върху този изолационен слой се формира тънък силициев слой. Тази структура разделя активния силициев слой от силициевия субстрат. При традиционния силициев процес обаче чипът се формира директно върху силициевия субстрат, без да се използва изолационен слой.

SOI пластинае съставен от три ключови структурни слоя: слой от монокристален силициев диоксид, изолационен слой от силициев диоксид (заровен оксид или BOX) и силициев субстрат. Заедно тези три слоя образуват независима и стабилна електрическа среда, като всеки слой играе своя собствена роля, като същевременно работи в синергия за подобряване на цялостната производителност и надеждност.

Най-горният слой от монокристален силициев диоксид (обикновено с дебелина от около 5 nm до 2 μm) е основната област, където се произвеждат транзистори и други активни устройства. Неговата ултратънка структура е ключова основа за подобряване на производителността на устройството и позволяване на непрекъснато мащабиране.

Средният заровен оксиден (BOX) слой осигурява електрическа изолация. Този слой силициев диоксид, обикновено с дебелина от 5 nm до 2 μm, ефективно блокира електрическото свързване между слоя на устройството и подлежащия субстрат чрез физични и химични механизми на изолация.

Долната силициева подложка осигурява главно структурна твърдост и механична стабилност, осигурявайки надеждност на пластината по време на производството и последващата експлоатация. Дебелината ѝ обикновено е в диапазона от 200 μm до 700 μm, предлагайки достатъчна механична опора, като същевременно се вземат предвид изискванията за обработваемост и приложение.

Основни предимства на SOI пластините
1. По-висока скорост

• С вграден оксиден слой под устройствата, транзисторите са изолирани от силициевата подложка. Това намалява паразитния капацитет, ускорява превключването и прави SOI много подходящ за високоскоростни логически и радиочестотни схеми.

2. По-ниска консумация на енергия

• По-малкият капацитет означава по-ниски загуби при зареждане и разреждане.
• По-малкото пътища на утечка водят до намалена консумация на енергия в режим на готовност (статично), което прави системата по-енергийно ефективна.

3. По-добра изолация

• Всяко устройство е „разположено“ върху оксиден слой, което значително намалява електрическите смущения между устройствата. Това подобрява стабилността при интегриране на аналогови + цифрови схеми, устройства за управление на захранването и RF модули на един и същ чип.

4. Подобрена радиационна и високотемпературна толерантност

• Генерираните от радиация заряди е по-малко вероятно да се разпространяват през субстрата, което прави SOI устройствата по-безопасни и по-надеждни в среди с висока радиация, като например аерокосмическата индустрия.
• Увеличението на тока на утечка при високи температури е по-малко сериозно, което е от полза за автомобилната електроника и приложенията в промишления контрол.

5. Благоприятно за по-нататъшно мащабиране

• С много тънък силициев слой отгоре и скрит оксиден слой отдолу, ефектите на късите канали са по-добре контролирани, което улеснява поддържането на стабилно поведение на устройството, докато процесните възли продължават да се свиват.

SOI технологията вече е приложена в множество области. В потребителската електроника тя се използва в RF front-end модулите на смартфони, като например 5G филтри. В автомобилната електроника тя осигурява стабилна технологична платформа за радарни чипове в превозни средства. В аерокосмическия сектор се използва във високонадеждно сателитно комуникационно оборудване. В медицинските устройства SOI поддържа проектирането и внедряването на имплантируеми медицински сензори и различни видове нискоенергийни чипове за мониторинг.

Нашата компания предлага персонализирани проекти за монокристални силициеви носещи пластини:

• Дебелина на силициевия субстрат: 100 μm / 300 μm / 400 μm / 500 μm / 625 μm и повече

• Дебелина на SiO₂: от 100 nm до 10 μm

• Активен силициев слой: ≥ 20 nm