Što je SOI?

SOI je kratica zaSilicij na izolatoruDoslovno znači „silicij na izolatoru“. U praksi, struktura je takva da se na vrhu silicijske pločice nalazi ultratanki izolacijski sloj, poput SiO₂, a zatim se na vrhu ovog izolacijskog sloja formira tanki silicijski sloj. Ova struktura odvaja aktivni silicijski sloj od silicijske podloge. Međutim, u tradicionalnom silicijskom procesu, čip se formira izravno na silicijskoj podlozi bez upotrebe izolacijskog sloja.

SOI pločicasastoji se od tri ključna strukturna sloja: sloja monokristalnog silicija, izolacijskog sloja silicijevog dioksida (ukopani oksid ili BOX) i silicijske podloge. Zajedno, ova tri sloja tvore neovisno 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 u kojem se izrađuju tranzistori i drugi aktivni uređaji. Njegova ultratanka struktura ključna je osnova za poboljšanje performansi uređaja i omogućavanje kontinuiranog skaliranja.

Srednji zakopani oksidni (BOX) sloj osigurava električnu izolaciju. Ovaj sloj silicijevog dioksida, obično debljine 5 nm do 2 μm, učinkovito blokira električno spajanje između sloja uređaja i podložne podloge putem fizičkih i kemijskih mehanizama izolacije.

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

Glavne prednosti SOI pločica
1. Veća brzina

• S ukopanim oksidnim slojem ispod uređaja, tranzistori su izolirani od silicijske podloge. To smanjuje parazitski kapacitet, ubrzava prebacivanje i čini SOI prikladnim 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 sustav čini energetski učinkovitijim.

3. Bolja izolacija

• Svaki uređaj "sjedi" na oksidnom sloju, što uvelike smanjuje električne smetnje između uređaja. To poboljšava stabilnost pri integraciji analognih + digitalnih sklopova, jedinica za upravljanje napajanjem i RF modula na istom čipu.

4. Poboljšana otpornost na zračenje i visoke temperature

• Naboji generirani zračenjem manje se vjerojatno šire kroz podlogu, što SOI uređaje čini sigurnijima i pouzdanijima u okruženjima s visokim zračenjem poput zrakoplovstva.
• Povećanje struje curenja na visokim temperaturama je manje ozbiljno, što je korisno za automobilsku elektroniku i primjenu u industrijskom upravljanju.

5. Povoljno za daljnje skaliranje

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

SOI tehnologija već se primjenjuje u više područja. U potrošačkoj elektronici koristi se u RF prednjim modulima pametnih telefona, poput 5G filtera. U automobilskoj elektronici pruža stabilnu procesnu platformu za radarske čipove u vozilima. U zrakoplovnom sektoru koristi se u visokopouzdanoj satelitskoj komunikacijskoj opremi. U medicinskim uređajima, SOI podržava dizajn i implementaciju implantabilnih medicinskih senzora i raznih vrsta čipova za nadzor male snage.

Naša tvrtka nudi prilagođene projekte za nosače od monokristalnog silicija:

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

• Debljina SiO₂: od 100 nm do 10 μm

• Aktivni silicijev sloj: ≥ 20 nm