Apa itu SOI?

SOI adalah singkatan dariSilikon-pada-IsolatorSecara harfiah, artinya "silikon di atas isolator." Dalam praktiknya, strukturnya adalah terdapat lapisan isolasi ultra-tipis, seperti SiO₂, di atas wafer silikon, dan kemudian lapisan silikon tipis dibentuk di atas lapisan isolasi ini. Struktur ini memisahkan lapisan silikon aktif dari substrat silikon. Namun, dalam proses silikon tradisional, chip dibentuk langsung di atas substrat silikon tanpa menggunakan lapisan isolasi.

wafer SOIPerangkat ini terdiri dari tiga lapisan struktural utama: lapisan perangkat silikon kristal tunggal, lapisan isolasi silikon dioksida (oksida terpendam, atau BOX), dan substrat silikon. Bersama-sama, ketiga lapisan ini membentuk lingkungan listrik yang independen dan stabil, dengan setiap lapisan memainkan perannya masing-masing sambil bekerja secara sinergis untuk meningkatkan kinerja dan keandalan secara keseluruhan.

Lapisan perangkat silikon kristal tunggal teratas (biasanya setebal sekitar 5 nm hingga 2 μm) adalah wilayah inti tempat transistor dan perangkat aktif lainnya dibuat. Struktur ultra-tipisnya merupakan fondasi penting untuk meningkatkan kinerja perangkat dan memungkinkan penskalaan berkelanjutan.

Lapisan oksida terpendam (BOX) tengah menyediakan isolasi listrik. Lapisan silikon dioksida ini, biasanya setebal 5 nm hingga 2 μm, secara efektif menghalangi kopling listrik antara lapisan perangkat dan substrat di bawahnya melalui mekanisme isolasi fisik dan kimia.

Substrat silikon bagian bawah terutama memberikan kekakuan struktural dan stabilitas mekanis, memastikan keandalan wafer selama pembuatan dan pengoperasian selanjutnya. Ketebalannya umumnya berkisar antara 200 μm hingga 700 μm, menawarkan dukungan mekanis yang cukup sambil mempertimbangkan kemampuan pemrosesan dan persyaratan aplikasi.

Keunggulan Utama Wafer SOI
1. Kecepatan Lebih Tinggi

• Dengan lapisan oksida terpendam di bawah perangkat, transistor terisolasi dari substrat silikon. Hal ini mengurangi kapasitansi parasit, mempercepat peralihan, dan membuat SOI sangat cocok untuk sirkuit logika dan RF berkecepatan tinggi.

2. Konsumsi Daya Lebih Rendah

• Kapasitansi yang lebih kecil berarti kerugian pengisian dan pengosongan yang lebih rendah.
• Jalur kebocoran yang lebih sedikit menyebabkan penurunan konsumsi daya siaga (statis), sehingga sistem menjadi lebih hemat energi.

3. Isolasi yang Lebih Baik

• Setiap perangkat "bertumpu" pada lapisan oksida, yang sangat mengurangi interferensi listrik antar perangkat. Hal ini meningkatkan stabilitas saat mengintegrasikan sirkuit analog + digital, unit manajemen daya, dan modul RF pada chip yang sama.

4. Peningkatan Ketahanan Radiasi dan Suhu Tinggi

• Muatan yang dihasilkan radiasi cenderung lebih kecil kemungkinannya untuk menyebar melalui substrat, sehingga perangkat SOI menjadi lebih aman dan andal di lingkungan dengan radiasi tinggi seperti industri kedirgantaraan.
• Peningkatan arus bocor pada suhu tinggi tidak terlalu parah, yang bermanfaat untuk elektronik otomotif dan aplikasi kontrol industri.

5. Menguntungkan untuk Peningkatan Skala Lebih Lanjut

• Dengan lapisan silikon yang sangat tipis di bagian atas dan lapisan oksida terpendam di bawahnya, efek kanal pendek lebih terkontrol, sehingga lebih mudah untuk mempertahankan perilaku perangkat yang stabil seiring dengan terus menyusutnya ukuran node proses.

Teknologi SOI telah diterapkan di berbagai bidang. Dalam elektronik konsumen, teknologi ini digunakan dalam modul front-end RF pada ponsel pintar, seperti filter 5G. Dalam elektronik otomotif, teknologi ini menyediakan platform proses yang stabil untuk chip radar dalam kendaraan. Di sektor kedirgantaraan, teknologi ini digunakan dalam peralatan komunikasi satelit dengan keandalan tinggi. Dalam perangkat medis, SOI mendukung desain dan implementasi sensor medis implan dan berbagai jenis chip pemantauan daya rendah.

Perusahaan kami menawarkan proyek khusus untuk wafer pembawa silikon kristal tunggal:

• Ketebalan substrat silikon: 100 μm / 300 μm / 400 μm / 500 μm / 625 μm dan lebih

• Ketebalan SiO₂: dari 100 nm hingga 10 μm

• Lapisan silikon aktif: ≥ 20 nm