Què és el SOI?

SOI és l'abreviatura deSilici sobre aïllantLiteralment, significa "silici sobre un aïllant". A la pràctica, l'estructura consisteix en una capa aïllant ultrafina, com ara SiO₂, a sobre de l'oblea de silici, i després es forma una capa fina de silici a sobre d'aquesta capa aïllant. Aquesta estructura separa la capa activa de silici del substrat de silici. En un procés tradicional de silici, però, el xip es forma directament sobre el substrat de silici sense utilitzar una capa aïllant.

Oblia SOIestà compost per tres capes estructurals clau: una capa de dispositiu de silici monocristall, una capa aïllant de diòxid de silici (l'òxid enterrat o BOX) i un substrat de silici. Juntes, aquestes tres capes formen un entorn elèctric independent i estable, on cada capa juga el seu propi paper mentre treballa en sinergia per millorar el rendiment i la fiabilitat generals.

La capa superior de silici monocristall del dispositiu (normalment d'uns 5 nm a 2 μm de gruix) és la regió central on es fabriquen els transistors i altres dispositius actius. La seva estructura ultrafina és una base crucial per millorar el rendiment del dispositiu i permetre l'escalat continu.

La capa d'òxid enterrat intermedi (BOX) proporciona aïllament elèctric. Aquesta capa de diòxid de silici, que normalment té un gruix de 5 nm a 2 μm, bloqueja eficaçment l'acoblament elèctric entre la capa del dispositiu i el substrat subjacent mitjançant mecanismes d'aïllament físics i químics.

El substrat de silici inferior proporciona principalment rigidesa estructural i estabilitat mecànica, garantint la fiabilitat de la làmina durant la fabricació i el funcionament posterior. El seu gruix generalment es troba entre 200 μm i 700 μm, oferint un suport mecànic suficient tenint en compte la processabilitat i els requisits d'aplicació.

Principals avantatges de les oblies SOI
1. Velocitat més alta

• Amb una capa d'òxid enterrada sota els dispositius, els transistors estan aïllats del substrat de silici. Això redueix la capacitància paràsita, accelera la commutació i fa que el SOI sigui adequat per a circuits lògics i de radiofreqüència d'alta velocitat.

2. Menor consum d'energia

• Una capacitat més petita significa menys pèrdues de càrrega i descàrrega.
• Menys vies de fuita comporten una reducció del consum d'energia en espera (estàtica), cosa que fa que el sistema sigui més eficient energèticament.

3. Millor aïllament

• Cada dispositiu està "assentat" sobre una capa d'òxid, cosa que redueix considerablement la interferència elèctrica entre dispositius. Això millora l'estabilitat a l'hora d'integrar circuits analògics + digitals, unitats de gestió d'energia i mòduls de radiofreqüència al mateix xip.

4. Millora de la radiació i la tolerància a altes temperatures

• És menys probable que les càrregues generades per la radiació es propaguin pel substrat, cosa que fa que els dispositius SOI siguin més segurs i fiables en entorns d'alta radiació com l'aeroespacial.
• L'augment del corrent de fuita a altes temperatures és menys sever, cosa que és beneficiosa per a l'electrònica de l'automoció i les aplicacions de control industrial.

5. Favorable per a una major escalabilitat

• Amb una capa de silici molt fina a la part superior i una capa d'òxid enterrada a sota, els efectes de canal curt es controlen millor, cosa que facilita mantenir un comportament estable del dispositiu a mesura que els nodes de procés continuen reduint-se.

La tecnologia SOI ja s'ha aplicat en múltiples camps. En l'electrònica de consum, s'utilitza en els mòduls frontals de RF dels telèfons intel·ligents, com ara els filtres 5G. En l'electrònica de l'automoció, proporciona una plataforma de procés estable per a xips de radar dins dels vehicles. En el sector aeroespacial, s'utilitza en equips de comunicació per satèl·lit d'alta fiabilitat. En els dispositius mèdics, SOI dóna suport al disseny i la implementació de sensors mèdics implantables i diversos tipus de xips de monitorització de baix consum.

La nostra empresa ofereix projectes personalitzats per a oblies portadores de silici monocristall:

• Gruix del substrat de silici: 100 μm / 300 μm / 400 μm / 500 μm / 625 μm i superior

• Gruix de SiO₂: de 100 nm a 10 μm

• Capa de silici activa: ≥ 20 nm