एसओआई क्या है?

एसओआई का संक्षिप्त रूप हैसिलिकॉन-ऑन-इंसुलेटरशाब्दिक अर्थ में, इसका अर्थ है "इंसुलेटर पर सिलिकॉन"। व्यवहार में, संरचना इस प्रकार होती है कि सिलिकॉन वेफर के ऊपर SiO₂ जैसी एक अति-पतली इंसुलेटिंग परत होती है, और फिर इस इंसुलेटिंग परत के ऊपर एक पतली सिलिकॉन परत बनाई जाती है। यह संरचना सक्रिय सिलिकॉन परत को सिलिकॉन सबस्ट्रेट से अलग करती है। हालांकि, पारंपरिक सिलिकॉन प्रक्रिया में, चिप को इंसुलेटिंग परत का उपयोग किए बिना सीधे सिलिकॉन सबस्ट्रेट पर बनाया जाता है।

एसओआई वेफरइसमें तीन प्रमुख संरचनात्मक परतें होती हैं: एक एकल-क्रिस्टल सिलिकॉन डिवाइस परत, एक सिलिकॉन डाइऑक्साइड इन्सुलेटिंग परत (दबी हुई ऑक्साइड, या BOX), और एक सिलिकॉन सब्सट्रेट। ये तीनों परतें मिलकर एक स्वतंत्र और स्थिर विद्युत वातावरण बनाती हैं, जिसमें प्रत्येक परत अपनी-अपनी भूमिका निभाती है और समग्र प्रदर्शन और विश्वसनीयता को बढ़ाने के लिए तालमेल बिठाकर काम करती है।

सबसे ऊपरी एकल-क्रिस्टल सिलिकॉन डिवाइस परत (आमतौर पर लगभग 5 एनएम से 2 माइक्रोमीटर मोटी) वह मुख्य क्षेत्र है जहां ट्रांजिस्टर और अन्य सक्रिय उपकरणों का निर्माण किया जाता है। इसकी अति-पतली संरचना डिवाइस के प्रदर्शन को बेहतर बनाने और निरंतर स्केलिंग को सक्षम करने के लिए एक महत्वपूर्ण आधार है।

मध्य में स्थित दबी हुई ऑक्साइड (BOX) परत विद्युत पृथक्करण प्रदान करती है। सिलिकॉन डाइऑक्साइड की यह परत, जिसकी मोटाई आमतौर पर 5 nm से 2 μm होती है, भौतिक और रासायनिक पृथक्करण तंत्रों के माध्यम से उपकरण परत और अंतर्निहित सब्सट्रेट के बीच विद्युत युग्मन को प्रभावी ढंग से अवरुद्ध करती है।

सबसे नीचे की सिलिकॉन सबस्ट्रेट मुख्य रूप से संरचनात्मक मजबूती और यांत्रिक स्थिरता प्रदान करती है, जिससे निर्माण और बाद के संचालन के दौरान वेफर की विश्वसनीयता सुनिश्चित होती है। इसकी मोटाई आमतौर पर 200 μm से 700 μm के बीच होती है, जो प्रक्रिया में आसानी और अनुप्रयोग संबंधी आवश्यकताओं को ध्यान में रखते हुए पर्याप्त यांत्रिक सहारा प्रदान करती है।

एसओआई वेफर्स के मुख्य लाभ
1. उच्च गति

• उपकरणों के नीचे छिपी ऑक्साइड परत के कारण, ट्रांजिस्टर सिलिकॉन सब्सट्रेट से अलग हो जाते हैं। इससे परजीवी धारिता कम हो जाती है, स्विचिंग की गति बढ़ जाती है, और एसओआई उच्च गति तर्क और आरएफ परिपथों के लिए उपयुक्त हो जाता है।

2. कम बिजली की खपत

• कम धारिता का अर्थ है चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान होने वाली हानियों में कमी।
• कम रिसाव मार्गों से स्टैंडबाय (स्थैतिक) बिजली की खपत कम होती है, जिससे सिस्टम अधिक ऊर्जा-कुशल बनता है।

3. बेहतर अलगाव

• प्रत्येक डिवाइस एक ऑक्साइड परत पर स्थित है, जो उपकरणों के बीच विद्युत हस्तक्षेप को काफी हद तक कम करता है। इससे एनालॉग + डिजिटल सर्किट, पावर मैनेजमेंट यूनिट और आरएफ मॉड्यूल को एक ही चिप पर एकीकृत करते समय स्थिरता में सुधार होता है।

4. विकिरण और उच्च तापमान सहनशीलता में सुधार

• विकिरण से उत्पन्न आवेशों के सब्सट्रेट के माध्यम से फैलने की संभावना कम होती है, जिससे एयरोस्पेस जैसे उच्च-विकिरण वाले वातावरण में एसओआई उपकरण अधिक सुरक्षित और विश्वसनीय बन जाते हैं।
• उच्च तापमान पर लीकेज करंट में वृद्धि कम गंभीर होती है, जो ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स और औद्योगिक नियंत्रण अनुप्रयोगों के लिए फायदेमंद है।

5. आगे विस्तार के लिए अनुकूल

• ऊपर एक बहुत पतली सिलिकॉन परत और नीचे एक दबी हुई ऑक्साइड परत के साथ, शॉर्ट-चैनल प्रभावों को बेहतर ढंग से नियंत्रित किया जाता है, जिससे प्रक्रिया नोड्स के लगातार सिकुड़ने पर भी स्थिर उपकरण व्यवहार को बनाए रखना आसान हो जाता है।

एसओआई तकनीक का उपयोग पहले से ही कई क्षेत्रों में किया जा चुका है। उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में, इसका उपयोग स्मार्टफोन के आरएफ फ्रंट-एंड मॉड्यूल, जैसे कि 5जी फिल्टर में किया जाता है। ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स में, यह वाहन के रडार चिप्स के लिए एक स्थिर प्रक्रिया मंच प्रदान करता है। एयरोस्पेस क्षेत्र में, इसका उपयोग उच्च विश्वसनीयता वाले उपग्रह संचार उपकरणों में किया जाता है। चिकित्सा उपकरणों में, एसओआई प्रत्यारोपण योग्य चिकित्सा सेंसर और विभिन्न प्रकार के कम-शक्ति वाले निगरानी चिप्स के डिजाइन और कार्यान्वयन में सहायक है।

हमारी कंपनी सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन कैरियर वेफर्स के लिए कस्टम प्रोजेक्ट्स प्रदान करती है:

• सिलिकॉन सब्सट्रेट की मोटाई: 100 μm / 300 μm / 400 μm / 500 μm / 625 μm और इससे अधिक

• SiO₂ की मोटाई: 100 nm से 10 μm तक

• सक्रिय सिलिकॉन परत: ≥ 20 एनएम