Kas ir SOI?

SOI ir saīsinājums noSilīcija uz izolatoraBurtiski tas nozīmē “silīcijs uz izolatora”. Praksē struktūra ir tāda, ka virs silīcija plāksnes ir īpaši plāns izolācijas slānis, piemēram, SiO₂, un pēc tam virs šī izolācijas slāņa tiek izveidots plāns silīcija slānis. Šī struktūra atdala aktīvo silīcija slāni no silīcija substrāta. Tomēr tradicionālā silīcija procesā mikroshēma tiek veidota tieši uz silīcija substrāta, neizmantojot izolācijas slāni.

SOI vafelesastāv no trim galvenajiem strukturālajiem slāņiem: monokristāla silīcija ierīces slāņa, silīcija dioksīda izolācijas slāņa (apraktā oksīda jeb BOX) un silīcija substrāta. Kopā šie trīs slāņi veido neatkarīgu un stabilu elektrisko vidi, katram slānim pildot savu lomu, vienlaikus darbojoties sinerģijā, lai uzlabotu kopējo veiktspēju un uzticamību.

Virsējais monokristāla silīcija ierīces slānis (parasti aptuveni 5 nm līdz 2 μm biezs) ir kodola reģions, kurā tiek izgatavoti tranzistori un citas aktīvās ierīces. Tā īpaši plānā struktūra ir izšķirošs pamats ierīces veiktspējas uzlabošanai un nepārtrauktas mērogošanas nodrošināšanai.

Vidējais apraktais oksīda (BOX) slānis nodrošina elektrisko izolāciju. Šis silīcija dioksīda slānis, kura biezums parasti ir no 5 nm līdz 2 μm, efektīvi bloķē elektrisko saikni starp ierīces slāni un pamatā esošo substrātu, izmantojot gan fizikālus, gan ķīmiskus izolācijas mehānismus.

Apakšējais silīcija substrāts galvenokārt nodrošina strukturālu stingrību un mehānisko stabilitāti, garantējot vafeļu uzticamību ražošanas un turpmākās darbības laikā. Tā biezums parasti ir no 200 μm līdz 700 μm, nodrošinot pietiekamu mehānisko atbalstu, vienlaikus ņemot vērā apstrādājamību un pielietojuma prasības.

SOI vafeļu galvenās priekšrocības
1. Lielāks ātrums

• Ar zem ierīcēm apraktu oksīda slāni tranzistori ir izolēti no silīcija substrāta. Tas samazina parazītisko kapacitāti, paātrina komutāciju un padara SOI labi piemērotu ātrdarbīgām loģikas un RF shēmām.

2. Zemāks enerģijas patēriņš

• Mazāka kapacitāte nozīmē mazākus uzlādes un izlādes zudumus.
• Mazāks noplūžu ceļu skaits samazina gaidīšanas (statiskās) enerģijas patēriņu, padarot sistēmu energoefektīvāku.

3. Labāka izolācija

• Katra ierīce "atrodas" uz oksīda slāņa, kas ievērojami samazina elektriskos traucējumus starp ierīcēm. Tas uzlabo stabilitāti, integrējot analogās un digitālās shēmas, enerģijas pārvaldības vienības un RF moduļus vienā mikroshēmā.

4. Uzlabota izturība pret radiāciju un augstu temperatūru

• Radiācijas radītie lādiņi mazāk izplatās caur substrātu, padarot SOI ierīces drošākas un uzticamākas vidē ar augstu radiāciju, piemēram, kosmosa nozarē.
• Noplūdes strāvas pieaugums augstās temperatūrās ir mazāk izteikts, kas ir izdevīgi automobiļu elektronikai un rūpnieciskās vadības lietojumprogrammām.

5. Labvēlīgs turpmākai mērogošanai

• Ar ļoti plānu silīcija slāni augšpusē un apraktu oksīda slāni zem tā, īso kanālu efekti tiek labāk kontrolēti, tādējādi atvieglojot stabilas ierīces darbības uzturēšanu, procesa mezgliem turpinot sarukt.

SOI tehnoloģija jau ir pielietota vairākās jomās. Patēriņa elektronikā to izmanto viedtālruņu RF priekšējās daļas moduļos, piemēram, 5G filtros. Automobiļu elektronikā tā nodrošina stabilu procesa platformu transportlīdzekļu radaru mikroshēmām. Aviācijas un kosmosa nozarē to izmanto augstas uzticamības satelītu sakaru iekārtās. Medicīnas ierīcēs SOI atbalsta implantējamu medicīnisko sensoru un dažādu veidu mazjaudas uzraudzības mikroshēmu izstrādi un ieviešanu.

Mūsu uzņēmums piedāvā pielāgotus projektus monokristāla silīcija nesējplāksnēm:

• Silīcija substrāta biezums: 100 μm / 300 μm / 400 μm / 500 μm / 625 μm un vairāk

• SiO₂ biezums: no 100 nm līdz 10 μm

• Aktīvais silīcija slānis: ≥ 20 nm