Що таке СОІ?

SOI – це абревіатура відКремній на ізоляторіДослівно це означає «кремній на ізоляторі». На практиці структура полягає в тому, що поверх кремнієвої пластини є надтонкий ізоляційний шар, такий як SiO₂, а потім поверх цього ізоляційного шару формується тонкий шар кремнію. Ця структура відокремлює активний шар кремнію від кремнієвої підкладки. Однак у традиційному кремнієвому процесі чіп формується безпосередньо на кремнієвій підкладці без використання ізоляційного шару.

Пластина SOIскладається з трьох ключових структурних шарів: шару монокристалічного кремнію, ізоляційного шару діоксиду кремнію (прихованого оксиду або BOX) та кремнієвої підкладки. Разом ці три шари утворюють незалежне та стабільне електричне середовище, де кожен шар відіграє свою роль, працюючи синергетично для підвищення загальної продуктивності та надійності.

Верхній шар монокристалічного кремнію (зазвичай товщиною від 5 нм до 2 мкм) є основною областю, де виготовляються транзистори та інші активні пристрої. Його надтонка структура є вирішальною основою для покращення продуктивності пристроїв та забезпечення безперервного масштабування.

Середній шар прихованого оксиду (BOX) забезпечує електричну ізоляцію. Цей шар діоксиду кремнію, зазвичай товщиною від 5 нм до 2 мкм, ефективно блокує електричний зв'язок між шаром пристрою та підкладкою за допомогою як фізичних, так і хімічних механізмів ізоляції.

Нижня кремнієва підкладка забезпечує головним чином структурну жорсткість та механічну стабільність, гарантуючи надійність пластини під час виробництва та подальшої експлуатації. Її товщина зазвичай становить від 200 мкм до 700 мкм, що забезпечує достатню механічну підтримку з урахуванням вимог до технологічності та застосування.

Основні переваги пластин SOI
1. Вища швидкість

• Завдяки прихованому шару оксиду під пристроями, транзистори ізольовані від кремнієвої підкладки. Це зменшує паразитну ємність, пришвидшує перемикання та робить SOI добре придатними для високошвидкісних логічних та радіочастотних схем.

2. Нижче енергоспоживання

• Менша ємність означає менші втрати під час заряджання та розряджання.
• Менша кількість шляхів витоку призводить до зниження споживання енергії в режимі очікування (статичного струму), що робить систему більш енергоефективною.

3. Краща ізоляція

• Кожен пристрій «розташований» на оксидному шарі, що значно зменшує електричні перешкоди між пристроями. Це покращує стабільність під час інтеграції аналогових + цифрових схем, блоків керування живленням та радіочастотних модулів на одному чіпі.

4. Покращена радіаційна та високотемпературна толерантність

• Радіаційно-генеровані заряди менш схильні поширюватися крізь підкладку, що робить пристрої SOI безпечнішими та надійнішими в середовищах з високим рівнем радіації, таких як аерокосмічна галузь.
• Збільшення струму витоку за високих температур менш значне, що вигідно для автомобільної електроніки та промислового керування.

5. Сприятливий для подальшого масштабування

• Завдяки дуже тонкому шару кремнію зверху та прихованому шару оксиду під ним, ефекти короткого каналу краще контролюються, що полегшує підтримку стабільної роботи пристрою, оскільки вузли процесу продовжують зменшуватися.

Технологія SOI вже застосовується в багатьох галузях. У побутовій електроніці вона використовується в радіочастотних інтерфейсних модулях смартфонів, таких як фільтри 5G. В автомобільній електроніці вона забезпечує стабільну технологічну платформу для бортових радіолокаційних мікросхем. В аерокосмічній галузі вона використовується у високонадійному обладнанні супутникового зв'язку. У медичних пристроях SOI підтримує розробку та впровадження імплантованих медичних датчиків та різних типів малопотужних мікросхем моніторингу.

Наша компанія пропонує індивідуальні проекти для виготовлення монокристалічних кремнієвих пластин-носіїв:

• Товщина кремнієвої підкладки: 100 мкм / 300 мкм / 400 мкм / 500 мкм / 625 мкм і вище

• Товщина SiO₂: від 100 нм до 10 мкм

• Активний кремнієвий шар: ≥ 20 нм