Η ροή της διαδικασίας της πλάκας SOI (Silicon On Insulator).
April 21, 2025
Η ροή της διαδικασίας της πλάκας SOI (Silicon On Insulator).
Σωλήνες από υδροξείδιο (SOI)είναι ένα ημιαγωγό υλικό που σχηματίζει ένα εξαιρετικά λεπτό στρώμα πυριτίου σε ένα μονωτικό στρώμα μέσω μιας ειδικής διαδικασίας.
ΗΕθνική ΥπηρεσίαΗ πλάκα αποτελείται από τρία στρώματα:
-
Πάνω πυρίτιο (Σεβάθμιση συσκευής): Το πάχος κυμαίνεται από δεκάδες νανομέτρα έως αρκετά μικρομέτρα, χρησιμοποιείται για την κατασκευή τρανζίστορ και άλλων συσκευών.
-
Θάφτηκε οξείδιο (ΚΑΤΑΣΙΑ): Το μεσαίο μονωτικό στρώμα διοξειδίου του πυριτίου ( πάχος περίπου 0,05-15μm) απομονώνει το στρώμα της συσκευής από το υπόστρωμα, μειώνοντας τις παρασιτικές επιπτώσεις.
-
Υποστρώμα Σιλικόνης: Το κάτω στρώμα πυριτίου ( πάχος 100-500μm) παρέχει μηχανική υποστήριξη.
Σύμφωνα με την τεχνολογία της διαδικασίας κατασκευής, οι κύριες οδοι διεργασίας των πλακιδίων SOI μπορούν να ταξινομηθούν σε: SIMOX (Αποχωρισμός με εμφύτευση οξυγόνου), BESOI (Συνδέσεις και χαρακτικά SOI),και Smart Cut (Τεχνολογία έξυπνου διαχωρισμού).
Το SIMOX (Separation by Implantation of Oxygen) περιλαμβάνει την εμφύτευση ιόντων οξυγόνου υψηλής ενέργειας σε πλακίδιο πυριτίου για να σχηματιστεί ένα θαμμένο στρώμα διοξειδίου του πυριτίου.ακολουθείται από αναψύξη υψηλής θερμοκρασίας για την αποκατάσταση ελαττωμάτων πλέγματοςΟ πυρήνας αυτής της διαδικασίας είναι η άμεση εμφύτευση ιόντων οξυγόνου για να σχηματιστεί το θαμμένο στρώμα οξειδίου.
ΒΕΣΟΙ (Σύνδεση και χαρακτική του SOIΗ μέθοδος αυτή περιλαμβάνει τη σύνδεση δύο πλακών πυριτίου μεταξύ τους και στη συνέχεια την αραίωση ενός από αυτά μέσω μηχανικής άλεσης και χημικής χαρακτικής για να σχηματιστεί η δομή SOI.
Η τεχνολογία Smart Cut περιλαμβάνει την εμφύτευση ιόντων υδρογόνου για να σχηματίσουν ένα στρώμα διαχωρισμού.με αποτέλεσμα ένα εξαιρετικά λεπτό στρώμα πυριτίουΟ πυρήνας αυτής της διαδικασίας είναι η εμφύτευση και ο διαχωρισμός υδρογόνου.
Επί του παρόντος, υπάρχει μια άλλη τεχνολογία που ονομάζεται SIMBOND (Τεχνολογία Σύνδεσης Εμφύτευσης Οξυγόνου), που αναπτύχθηκε από την Soitec.Αυτή η τεχνολογία είναι ουσιαστικά μια διαδικασία που συνδυάζει τόσο την απομόνωση εμφύτευσης οξυγόνου και τις τεχνικές σύνδεσηςΣε αυτή τη διαδικασία, το εμφυτευμένο οξυγόνο χρησιμεύει ως φραγμός αραιώσεως, ενώ το πραγματικό θαμμένο στρώμα οξειδίου είναι ένα θερμικά καλλιεργημένο στρώμα οξειδίου.βελτιώνει ταυτόχρονα παραμέτρους όπως η ομοιομορφία του άνω πυριτίου και η ποιότητα του θαμμένου στρώματος οξειδίου.
Τα πλακάκια SOI που κατασκευάζονται με διαφορετικές τεχνολογικές οδούς έχουν διαφορετικές παραμέτρους απόδοσης, γεγονός που τα καθιστά κατάλληλα για διάφορα σενάρια εφαρμογής.
| Τεχνολογία | Πεδίο πάχους του άνω στρώματος | Δάχος στρώσης οξειδίου που έχει θαφτεί | Ομοιομορφία (±) | Κόστος | Περιοχές εφαρμογής |
| SIMOX | 0.5-20um | 00,3-4 μέτρα | 0.5um | Μεσαία-υψηλή | Συσκευές ηλεκτρικής ενέργειας, κυκλώματα μοντέλων |
| ΒΕΣΟΙ | 1-200um | 0.3-4um | 250nm | Χαμηλά | Ηλεκτρονική αυτοκινήτου, Φωτονική |
| Έξυπνη Κόψη | 0.075-1.5um | 0.05-3um | 12.5nm | Μεσαία | 5G συχνότητα, χιλιοστομετρικά κύματα τσιπ |
| ΣΙΜΒΟΝΔ | 0.075-3um | 0.05-3um | 12.5nm | Υψηλή | Εξαιρετικές συσκευές, φίλτρα |
Εδώ παρουσιάζεται ένας συνοπτικός πίνακας των βασικών πλεονεκτημάτων απόδοσης των κυψελών SOI, συνδυάζοντας τα τεχνικά χαρακτηριστικά τους και τα πρακτικά σενάρια εφαρμογής.Το SOI προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα στην ισορροπία ταχύτητας και κατανάλωσης ισχύος. (PS: Η απόδοση του 22nm FD-SOI είναι κοντά στο FinFET, με μείωση κόστους 30%)
| Πλεονεκτήματα απόδοσης | Τεχνολογική διαδρομή | Ειδική απόδοση | Τυπικοί τομείς εφαρμογής |
| Μικρή κατανάλωση ενέργειας | Απομόνωση από τα θαμμένα οξείδια (BOX) | Ενεργοποίηση 15% ~ 30%, κατανάλωση ενέργειας 20% ~ 50% | Σταθμοί βάσης 5G, ολοκληρωμένα κυκλώματα υψηλής ταχύτητας |
| Υψηλή τάση διακοπής | Συσκευή υψηλής τάσης διακοπής | Υψηλή τάση διακοπής, έως 90% ή περισσότερο, παρατεταμένη διάρκεια ζωής | Μονούλες ισχύος, συσκευές υψηλής τάσης |
| Υψηλή θερμική αγωγιμότητα | Συσκευή υψηλής θερμικής αγωγιμότητας | Θερμική αντίσταση 3-5 φορές χαμηλότερη, μειωμένη θερμική αντίσταση | Συσκευές διάσπασης θερμότητας, τσιπ υψηλής απόδοσης |
| Υψηλή ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα | Συσκευή υψηλής ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας | Ανθεκτικές σε εξωτερικές ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές | Ηλεκτρονικές συσκευές ευαίσθητες σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές |
| Ανθεκτικότητα σε υψηλές θερμοκρασίες | Ανθεκτικότητα σε υψηλές θερμοκρασίες | Θερμική αντίσταση άνω του 30%, θερμοκρασία λειτουργίας 15-25°C | 14nm CPU, φώτα LED, συστήματα ενέργειας |
| Εξαιρετική ευελιξία σχεδιασμού | Εξαιρετική ευελιξία σχεδιασμού | Χωρίς πρόσθετη διαδικασία συναρμολόγησης, μειώνει την πολυπλοκότητα | Συσκευές υψηλής ακρίβειας, αισθητήρες ισχύος |
| Εξαιρετική ηλεκτρική απόδοση | Εξαιρετική ηλεκτρική απόδοση | Η ηλεκτρική απόδοση φτάνει τα 100mA | Ηλεκτρικά οχήματα, ηλιακά κύτταρα |
Για να το συνοψίσουμε απλά και ξεκάθαρα, τα κύρια πλεονεκτήματα του SOI είναι: τρέχει γρηγορότερα και καταναλώνει λιγότερη ενέργεια.Το SOI έχει ευρύ φάσμα εφαρμογών σε τομείς που απαιτούν εξαιρετικές επιδόσεις συχνότητας και κατανάλωσης ενέργειαςΌπως φαίνεται κατωτέρω, με βάση το μερίδιο αγοράς των ΕΔΕ σε διάφορους τομείς εφαρμογής, οι συσκευές ραδιοσυχνοτήτων και ισχύος αντιπροσωπεύουν τη συντριπτική πλειοψηφία της αγοράς των ΕΔΕ.
Συγγενείς συστάσεις προϊόντων
Σιλικόνιο σε μονωτή SOI Wafer 6", 2,5 "m (P-doped) + 1,0 SiO2 + 625um Si (P-type /Boron Doped)
SOI Wafer Silicon On Insulator Wafer Dopant P BOX στρώμα 0,4-3 Προσανατολισμός υποστρώματος 100 111