Kas yra SOI?

SOI yra santrumpa, reiškiantiSilicio ant izoliatoriausPažodžiui tai reiškia „silicis ant izoliatoriaus“. Praktiškai struktūra yra tokia, kad ant silicio plokštelės yra itin plonas izoliacinis sluoksnis, pavyzdžiui, SiO₂, o tada ant šio izoliacinio sluoksnio suformuojamas plonas silicio sluoksnis. Ši struktūra atskiria aktyvųjį silicio sluoksnį nuo silicio pagrindo. Tačiau tradiciniame silicio gamybos procese lustas suformuojamas tiesiai ant silicio pagrindo, nenaudojant izoliacinio sluoksnio.

SOI plokštelėsudarytas iš trijų pagrindinių struktūrinių sluoksnių: monokristalio silicio įtaiso sluoksnio, silicio dioksido izoliacinio sluoksnio (palaidoto oksido arba BOX) ir silicio substrato. Kartu šie trys sluoksniai sudaro nepriklausomą ir stabilią elektrinę aplinką, kurioje kiekvienas sluoksnis atlieka savo vaidmenį ir veikia sinergiškai, kad pagerintų bendrą našumą ir patikimumą.

Viršutinis monokristalinio silicio įtaiso sluoksnis (paprastai maždaug nuo 5 nm iki 2 μm storio) yra šerdies sritis, kurioje gaminami tranzistoriai ir kiti aktyvūs įtaisai. Jo itin plona struktūra yra labai svarbus pagrindas, siekiant pagerinti įtaiso našumą ir užtikrinti nuolatinį mastelio keitimą.

Vidurinis užkasto oksido (BOX) sluoksnis užtikrina elektrinę izoliaciją. Šis silicio dioksido sluoksnis, kurio storis paprastai yra nuo 5 nm iki 2 μm, efektyviai blokuoja elektrinį laidumą tarp įrenginio sluoksnio ir po juo esančio pagrindo, naudodamas tiek fizinius, tiek cheminius izoliacijos mechanizmus.

Apatinis silicio substratas daugiausia užtikrina konstrukcijos standumą ir mechaninį stabilumą, užtikrindamas plokštelių patikimumą gamybos ir vėlesnio eksploatavimo metu. Jo storis paprastai svyruoja nuo 200 μm iki 700 μm, todėl užtikrinamas pakankamas mechaninis palaikymas, atsižvelgiant į apdorojamumo ir taikymo reikalavimus.

Pagrindiniai SOI plokštelių privalumai
1. Didesnis greitis

• Po įrenginiais esantis oksido sluoksnis užtikrina tranzistorių izoliaciją nuo silicio pagrindo. Tai sumažina parazitinę talpą, pagreitina perjungimą ir daro SOI tinkamą didelės spartos logikos ir radijo dažnių grandinėms.

2. Mažesnės energijos sąnaudos

• Mažesnė talpa reiškia mažesnius įkrovimo ir iškrovimo nuostolius.
• Mažiau nuotėkio kelių sumažina budėjimo režimo (statinės) energijos suvartojimą, todėl sistema tampa efektyvesnė energijos vartojimo požiūriu.

3. Geresnė izoliacija

• Kiekvienas įrenginys „sėdi“ ant oksido sluoksnio, kuris labai sumažina elektrinius trukdžius tarp įrenginių. Tai pagerina stabilumą integruojant analogines ir skaitmenines grandines, energijos valdymo blokus ir radijo dažnių modulius tame pačiame luste.

4. Pagerintas atsparumas spinduliuotei ir aukštai temperatūrai

• Spinduliuotės generuojami krūviai mažiau linkę plisti per pagrindą, todėl SOI įrenginiai yra saugesni ir patikimesni didelės spinduliuotės aplinkoje, pavyzdžiui, aviacijos ir kosmoso pramonėje.
• Nuotėkio srovės padidėjimas aukštoje temperatūroje yra ne toks didelis, o tai naudinga automobilių elektronikai ir pramoninei valdymo įrangai.

5. Palanku tolesniam mastelio keitimui

• Esant labai plonam silicio sluoksniui viršuje ir po juo esančiam oksido sluoksniui, trumpųjų kanalų efektai yra geriau kontroliuojami, todėl lengviau palaikyti stabilų įrenginio veikimą, kai proceso mazgai toliau mažėja.

SOI technologija jau taikoma įvairiose srityse. Plataus vartojimo elektronikoje ji naudojama išmaniųjų telefonų radijo dažnių priekiniuose moduliuose, tokiuose kaip 5G filtrai. Automobilių elektronikoje ji suteikia stabilią procesų platformą transporto priemonių radarų lustams. Aviacijos ir kosmoso sektoriuje ji naudojama didelio patikimumo palydovinio ryšio įrangoje. Medicinos prietaisuose SOI padeda projektuoti ir diegti implantuojamus medicininius jutiklius ir įvairių tipų mažos galios stebėjimo lustus.

Mūsų įmonė siūlo individualius monokristalinių silicio nešėjų plokštelių projektus:

• Silicio pagrindo storis: 100 μm / 300 μm / 400 μm / 500 μm / 625 μm ir daugiau

• SiO₂ storis: nuo 100 nm iki 10 μm

• Aktyvus silicio sluoksnis: ≥ 20 nm