Ce este SOI?

SOI este abrevierea pentruSiliciu pe izolatorLiteral, înseamnă „siliciu pe un izolator”. În practică, structura este constă în faptul că există un strat izolator ultra-subțire, cum ar fi SiO₂, deasupra plachetei de siliciu, iar apoi se formează un strat subțire de siliciu deasupra acestui strat izolator. Această structură separă stratul activ de siliciu de substratul de siliciu. Într-un proces tradițional de fabricare a siliciului, însă, cipul este format direct pe substratul de siliciu fără a utiliza un strat izolator.

Plachetă SOIeste compus din trei straturi structurale cheie: un strat de dispozitiv din siliciu monocristalin, un strat izolator de dioxid de siliciu (oxidul îngropat sau BOX) și un substrat de siliciu. Împreună, aceste trei straturi formează un mediu electric independent și stabil, fiecare strat jucând propriul rol, lucrând în sinergie pentru a îmbunătăți performanța și fiabilitatea generală.

Stratul superior de siliciu monocristalin al dispozitivului (de obicei cu o grosime de aproximativ 5 nm până la 2 μm) este regiunea centrală în care sunt fabricate tranzistoarele și alte dispozitive active. Structura sa ultra-subțire este o bază crucială pentru îmbunătățirea performanței dispozitivului și permiterea scalării continue.

Stratul de oxid îngropat din mijloc (BOX) asigură izolație electrică. Acest strat de dioxid de siliciu, de obicei cu o grosime de 5 nm până la 2 μm, blochează eficient cuplajul electric dintre stratul dispozitivului și substratul subiacent, atât prin mecanisme de izolare fizică, cât și chimică.

Substratul de siliciu inferior oferă în principal rigiditate structurală și stabilitate mecanică, asigurând fiabilitatea plachetei în timpul fabricației și al funcționării ulterioare. Grosimea sa este în general cuprinsă între 200 μm și 700 μm, oferind un suport mecanic suficient, ținând cont de procesabilitate și cerințele aplicației.

Principalele avantaje ale napolitanelor SOI
1. Viteză mai mare

• Cu un strat de oxid îngropat sub dispozitive, tranzistoarele sunt izolate de substratul de siliciu. Acest lucru reduce capacitatea parazită, accelerează comutarea și face ca SOI să fie potrivit pentru circuite logice și RF de mare viteză.

2. Consum redus de energie

• O capacitate mai mică înseamnă pierderi mai mici la încărcare și descărcare.
• Mai puține căi de scurgere duc la un consum redus de energie în standby (static), ceea ce face ca sistemul să fie mai eficient din punct de vedere energetic.

3. Izolare mai bună

• Fiecare dispozitiv se află pe un strat de oxid, ceea ce reduce considerabil interferențele electrice dintre dispozitive. Acest lucru îmbunătățește stabilitatea la integrarea circuitelor analogice + digitale, a unităților de gestionare a energiei și a modulelor RF pe același cip.

4. Toleranță îmbunătățită la radiații și temperaturi ridicate

• Sarcinile generate de radiații sunt mai puțin susceptibile de a se răspândi prin substrat, ceea ce face ca dispozitivele SOI să fie mai sigure și mai fiabile în medii cu radiații ridicate, cum ar fi industria aerospațială.
• Creșterea curentului de scurgere la temperaturi ridicate este mai puțin severă, ceea ce este benefic pentru electronica auto și aplicațiile de control industrial.

5. Favorabil pentru scalare ulterioară

• Cu un strat de siliciu foarte subțire deasupra și un strat de oxid îngropat dedesubt, efectele pe canal scurt sunt mai bine controlate, facilitând menținerea unui comportament stabil al dispozitivului pe măsură ce nodurile de proces continuă să se micșoreze.

Tehnologia SOI a fost deja aplicată în multiple domenii. În electronica de larg consum, este utilizată în modulele front-end RF ale smartphone-urilor, cum ar fi filtrele 5G. În electronica auto, oferă o platformă de proces stabilă pentru cipurile radar din vehicule. În sectorul aerospațial, este utilizată în echipamente de comunicații prin satelit de înaltă fiabilitate. În dispozitivele medicale, SOI sprijină proiectarea și implementarea senzorilor medicali implantabili și a diferitelor tipuri de cipuri de monitorizare cu consum redus de energie.

Compania noastră oferă proiecte personalizate pentru napolitane de siliciu monocristalin:

• Grosimea substratului de siliciu: 100 μm / 300 μm / 400 μm / 500 μm / 625 μm și peste

• Grosimea SiO₂: de la 100 nm la 10 μm

• Strat activ de siliciu: ≥ 20 nm