Kaj je SOI?

SOI je okrajšava zaSilicij na izolatorjuDobesedno pomeni »silicij na izolatorju«. V praksi je struktura takšna, da je na vrhu silicijeve rezine ultra tanka izolacijska plast, kot je SiO₂, nato pa se na tej izolacijski plasti oblikuje tanka silicijeva plast. Ta struktura ločuje aktivno silicijevo plast od silicijeve podlage. Pri tradicionalnem silicijevem postopku pa se čip oblikuje neposredno na silicijevem substratu brez uporabe izolacijske plasti.

SOI rezinaSestavljen je iz treh ključnih strukturnih plasti: plasti iz monokristalnega silicija, izolacijske plasti iz silicijevega dioksida (zakopani oksid ali BOX) in silicijeve podlage. Te tri plasti skupaj tvorijo neodvisno in stabilno električno okolje, pri čemer vsaka plast igra svojo vlogo, hkrati pa delujejo v sinergiji za izboljšanje splošne zmogljivosti in zanesljivosti.

Zgornja plast monokristalnega silicija (običajno debela od približno 5 nm do 2 μm) je osrednje območje, kjer se izdelujejo tranzistorji in druge aktivne naprave. Njena ultra tanka struktura je ključna osnova za izboljšanje delovanja naprav in omogočanje nenehnega skaliranja.

Srednje zakopana oksidna plast (BOX) zagotavlja električno izolacijo. Ta plast silicijevega dioksida, običajno debela od 5 nm do 2 μm, učinkovito blokira električno povezavo med plastjo naprave in podlago s pomočjo fizikalnih in kemičnih izolacijskih mehanizmov.

Spodnja silicijeva podlaga zagotavlja predvsem strukturno togost in mehansko stabilnost, kar zagotavlja zanesljivost rezin med proizvodnjo in nadaljnjim delovanjem. Njena debelina je običajno v območju od 200 μm do 700 μm, kar nudi zadostno mehansko oporo, hkrati pa upošteva zahteve glede obdelave in uporabe.

Glavne prednosti SOI rezin
1. Višja hitrost

• Z zakopano oksidno plastjo pod tranzistorji so tranzistorji izolirani od silicijeve podlage. To zmanjša parazitsko kapacitivnost, pospeši preklop in naredi SOI zelo primeren za visokohitrostna logična in RF vezja.

2. Nižja poraba energije

• Manjša kapacitivnost pomeni manjše izgube pri polnjenju in praznjenju.
• Manj poti puščanja vodi do manjše porabe energije v stanju pripravljenosti (statične), zaradi česar je sistem energetsko učinkovitejši.

3. Boljša izolacija

• Vsaka naprava »leži« na oksidni plasti, kar močno zmanjša električne motnje med napravami. To izboljša stabilnost pri integraciji analognih + digitalnih vezij, enot za upravljanje porabe energije in RF modulov na istem čipu.

4. Izboljšana odpornost na sevanje in visoke temperature

• Naboji, ki jih povzroča sevanje, se manj verjetno širijo skozi podlago, zaradi česar so naprave SOI varnejše in zanesljivejše v okoljih z visokim sevanjem, kot je vesoljska industrija.
• Povečanje uhajalnega toka pri visokih temperaturah je manjše, kar je koristno za avtomobilsko elektroniko in industrijske krmilne aplikacije.

5. Ugodno za nadaljnje skaliranje

• Z zelo tanko plastjo silicija na vrhu in zakopano plastjo oksida pod njim so učinki kratkih kanalov bolje nadzorovani, kar olajša vzdrževanje stabilnega delovanja naprave, ko se procesna vozlišča še naprej krčijo.

Tehnologija SOI se že uporablja na več področjih. V potrošniški elektroniki se uporablja v RF sprednjih modulih pametnih telefonov, kot so filtri 5G. V avtomobilski elektroniki zagotavlja stabilno procesno platformo za radarske čipe v vozilih. V letalskem sektorju se uporablja v visoko zanesljivi satelitski komunikacijski opremi. V medicinskih pripomočkih SOI podpira načrtovanje in implementacijo vsadljivih medicinskih senzorjev in različnih vrst nizkoenergijskih nadzornih čipov.

Naše podjetje ponuja projekte po meri za nosilne rezine iz monokristalnega silicija:

• Debelina silicijeve podlage: 100 μm / 300 μm / 400 μm / 500 μm / 625 μm in več

• debelina SiO₂: od 100 nm do 10 μm

• Aktivna silicijeva plast: ≥ 20 nm