SOI (силиций върху изолатор) пластинипредставляват специализиран полупроводников материал, характеризиращ се с ултратънък силициев слой, образуван върху изолационен оксиден слой. Тази уникална сандвич структура осигурява значителни подобрения в производителността на полупроводниковите устройства.
Структурен състав:
Слой на устройството (горен силиций):
Дебелина, варираща от няколко нанометра до микрометри, служеща като активен слой за производството на транзистори.
Заровен оксиден слой (BOX):
Изолационен слой от силициев диоксид (с дебелина 0,05-15 μm), който електрически изолира слоя на устройството от субстрата.
Основен субстрат:
Насипен силиций (с дебелина 100-500 μm), осигуряващ механична опора.
Според технологията на приготвяне, основните технологични маршрути на силициевите пластини SOI могат да бъдат класифицирани като: SIMOX (технология за изолиране с инжектиране на кислород), BESOI (технология за изтъняване на свързване) и Smart Cut (интелигентна технология за отстраняване).
SIMOX (Технология за изолиране с кислородно инжектиране) е техника, която включва инжектиране на високоенергийни кислородни йони в силициеви пластини, за да се образува слой от силициев диоксид, който след това се подлага на високотемпературно отгряване за отстраняване на дефекти в решетката. В ядрото се инжектират директно йони кислород, за да се образува заровен кислороден слой.
BESOI (Bonding Thinning technology) включва свързване на две силициеви пластини и след това изтъняване на едната от тях чрез механично шлифоване и химическо ецване, за да се образува SOI структура. Същността се крие в свързването и изтъняването.
Smart Cut (технология за интелигентно ексфолиране) образува ексфолиращ слой чрез инжектиране на водородни йони. След свързването се извършва термична обработка за ексфолиране на силициевата пластина по протежение на слоя водородни йони, образувайки ултратънък силициев слой. Ядрото е оголване чрез инжектиране на водород.
В момента съществува друга технология, известна като SIMBOND (технология за свързване чрез инжектиране на кислород), разработена от Xinao. Всъщност това е маршрут, който комбинира технологии за изолиране и свързване чрез инжектиране на кислород. При този технически маршрут инжектираният кислород се използва като изтъняващ бариерен слой, а действителният заровен кислороден слой е слой от термично окисление. Следователно, едновременно с това се подобряват параметри като еднородност на горния силиций и качеството на заровения кислороден слой.
Силициевите пластини SOI, произведени по различни технически маршрути, имат различни параметри на производителност и са подходящи за различни сценарии на приложение.
Следва обобщена таблица с основните предимства на SOI силициевите пластини, комбинирани с техните технически характеристики и реални сценарии на приложение. В сравнение с традиционния насипен силиций, SOI има значителни предимства по отношение на баланса между скорост и консумация на енергия. (PS: Производителността на 22nm FD-SOI е близка до тази на FinFET, а цената е намалена с 30%.)
| Предимство в производителността | Технически принцип | Специфично проявление | Типични сценарии на приложение |
| Нисък паразитен капацитет | Изолационният слой (BOX) блокира свързването на заряда между устройството и субстрата | Скоростта на превключване е увеличена с 15%-30%, консумацията на енергия е намалена с 20%-50% | 5G RF, високочестотни комуникационни чипове |
| Намален ток на утечка | Изолационният слой потиска пътищата на утечка на ток | Токът на утечка е намален с >90%, удължен живот на батерията | IoT устройства, носима електроника |
| Повишена радиационна твърдост | Изолационният слой блокира натрупването на заряд, предизвикано от радиация | Подобрена е радиационна толерантност 3-5 пъти, намалени са смущенията от единични събития | Космически кораби, оборудване за ядрената промишленост |
| Контрол на ефектите на късия канал | Тънкият силициев слой намалява смущенията на електрическото поле между дрейна и сорс. | Подобрена стабилност на праговото напрежение, оптимизиран подпрагов наклон | Усъвършенствани чипове за логика на възлите (<14nm) |
| Подобрено управление на температурата | Изолационният слой намалява топлопроводимостта | 30% по-малко натрупване на топлина, 15-25°C по-ниска работна температура | 3D интегрални схеми, Автомобилна електроника |
| Високочестотна оптимизация | Намален паразитен капацитет и подобрена мобилност на носителите | 20% по-ниско забавяне, поддържа обработка на сигнали >30GHz | mmWave комуникация, чипове за сателитна комуникация |
| Повишена гъвкавост на дизайна | Не се изисква допиране на кладенци, поддържа обратно отклонение | 13%-20% по-малко стъпки в процеса, 40% по-висока плътност на интеграция | Интегрални схеми със смесени сигнали, сензори |
| Имунитет на заключване | Изолационният слой изолира паразитните PN преходи | Прагът на тока на заключване е увеличен до >100mA | Устройства за високо напрежение |
В обобщение, основните предимства на SOI са: работи бързо и е по-ефективен откъм енергия.
Поради тези характеристики на SOI, той има широко приложение в области, които изискват отлични честотни характеристики и консумация на енергия.
Както е показано по-долу, въз основа на дела на областите на приложение, съответстващи на SOI, може да се види, че радиочестотните и силови устройства представляват по-голямата част от пазара на SOI.
| Област на приложение | Пазарен дял |
| RF-SOI (Радиочестота) | 45% |
| Мощностен SOI | 30% |
| FD-SOI (Напълно изчерпан) | 15% |
| Оптичен SOI | 8% |
| Сензор SOI | 2% |
С растежа на пазари като мобилни комуникации и автономно шофиране, се очаква силициевите пластини SOI също да поддържат определен темп на растеж.
XKH, като водещ новатор в технологията за силиций-върху-изолатор (SOI) пластини, предоставя цялостни SOI решения, от научноизследователска и развойна дейност до масово производство, използвайки водещи в индустрията производствени процеси. Нашето пълно портфолио включва 200 мм/300 мм SOI пластини, обхващащи RF-SOI, Power-SOI и FD-SOI варианти, със строг контрол на качеството, гарантиращ изключителна постоянство на производителността (еднородност на дебелината в рамките на ±1,5%). Предлагаме персонализирани решения с дебелина на слоя от заровен оксид (BOX) от 50 nm до 1,5 μm и различни спецификации на съпротивление, за да отговорим на специфични изисквания. Използвайки 15 години технически опит и стабилна глобална верига за доставки, ние надеждно предоставяме висококачествени SOI субстратни материали на водещи производители на полупроводници по целия свят, което дава възможност за авангардни иновации в чиповете в 5G комуникациите, автомобилната електроника и приложенията за изкуствен интелект.
XKH„SOI пластини:
Време на публикуване: 24 април 2025 г.