Šta je SOI?

SOI je skraćenica zaSilicijum na izolatoruDoslovno, to znači „silicijum na izolatoru“. U praksi, struktura je takva da se na vrhu silicijumske pločice nalazi ultra-tanki izolacijski sloj, kao što je SiO₂, a zatim se na vrhu ovog izolacijskog sloja formira tanki sloj silicija. Ova struktura odvaja aktivni sloj silicija od silicijumske podloge. Međutim, u tradicionalnom procesu proizvodnje silicija, čip se formira direktno na silicijumskoj podlozi bez upotrebe izolacijskog sloja.

SOI pločicasastoji se od tri ključna strukturna sloja: sloja uređaja od monokristalnog silicija, izolacijskog sloja od silicijum dioksida (ukopani oksid ili BOX) i silicijumske podloge. Zajedno, ova tri sloja formiraju nezavisno i stabilno električno okruženje, pri čemu svaki sloj igra svoju ulogu dok istovremeno rade u sinergiji kako bi poboljšali ukupne performanse i pouzdanost.

Gornji sloj monokristalnog silicija (obično debljine oko 5 nm do 2 μm) je jezgro gdje se izrađuju tranzistori i drugi aktivni uređaji. Njegova ultra tanka struktura je ključna osnova za poboljšanje performansi uređaja i omogućavanje kontinuiranog skaliranja.

Srednji ukopani oksidni (BOX) sloj osigurava električnu izolaciju. Ovaj sloj silicijum dioksida, obično debljine od 5 nm do 2 μm, efikasno blokira električno spajanje između sloja uređaja i podložne podloge putem fizičkih i hemijskih mehanizama izolacije.

Donja silicijumska podloga uglavnom pruža strukturnu krutost i mehaničku stabilnost, osiguravajući pouzdanost pločice tokom proizvodnje i naknadnog rada. Njena debljina je uglavnom u rasponu od 200 μm do 700 μm, nudeći dovoljnu mehaničku podršku, uzimajući u obzir zahtjeve obradivosti i primjene.

Glavne prednosti SOI pločica
1. Veća brzina

• Sa zakopanim oksidnim slojem ispod uređaja, tranzistori su izolovani od silicijumske podloge. Ovo smanjuje parazitski kapacitet, ubrzava prebacivanje i čini SOI pogodnim za brze logičke i RF sklopove.

2. Manja potrošnja energije

• Manji kapacitet znači manje gubitke pri punjenju i pražnjenju.
• Manji broj puteva curenja dovodi do smanjene potrošnje energije u stanju pripravnosti (statičkog stanja), što sistem čini energetski efikasnijim.

3. Bolja izolacija

• Svaki uređaj "leži" na oksidnom sloju, što značajno smanjuje električne smetnje između uređaja. Ovo poboljšava stabilnost prilikom integracije analognih + digitalnih kola, jedinica za upravljanje napajanjem i RF modula na istom čipu.

4. Poboljšana otpornost na zračenje i visoke temperature

• Naboji generirani zračenjem se manje vjerovatno šire kroz podlogu, što SOI uređaje čini sigurnijim i pouzdanijim u okruženjima s visokim zračenjem kao što je zrakoplovna industrija.
• Povećanje struje curenja na visokim temperaturama je manje ozbiljno, što je korisno za automobilsku elektroniku i primjenu u industrijskoj kontroli.

5. Povoljno za dalje skaliranje

• Sa vrlo tankim slojem silicija na vrhu i zakopanim slojem oksida ispod, efekti kratkog kanala su bolje kontrolisani, što olakšava održavanje stabilnog ponašanja uređaja dok se procesni čvorovi nastavljaju smanjivati.

SOI tehnologija je već primijenjena u više oblasti. U potrošačkoj elektronici se koristi u RF prednjim modulima pametnih telefona, kao što su 5G filteri. U automobilskoj elektronici pruža stabilnu procesnu platformu za radarske čipove u vozilima. U vazduhoplovnom sektoru se koristi u visokopouzdanoj satelitskoj komunikacijskoj opremi. U medicinskim uređajima, SOI podržava dizajn i implementaciju implantabilnih medicinskih senzora i različitih vrsta čipova za praćenje male snage.

Naša kompanija nudi prilagođene projekte za nosače od monokristalnog silicija:

• Debljina silicijumske podloge: 100 μm / 300 μm / 400 μm / 500 μm / 625 μm i više

• Debljina SiO₂: od 100 nm do 10 μm

• Aktivni sloj silicija: ≥ 20 nm