SOI (silicij na izolatorju) rezinepredstavljajo specializiran polprevodniški material z ultra tanko plastjo silicija, oblikovano na vrhu izolacijske oksidne plasti. Ta edinstvena sendvič struktura zagotavlja znatne izboljšave zmogljivosti polprevodniških naprav.
Strukturna sestava:
Plast naprave (zgornji silicij):
Debelina sega od nekaj nanometrov do mikrometrov in služi kot aktivna plast za izdelavo tranzistorjev.
Zakopana oksidna plast (BOX):
Izolacijska plast silicijevega dioksida (debeline 0,05–15 μm), ki električno izolira plast naprave od podlage.
Osnovna podlaga:
Silikon v razsutem stanju (debeline 100–500 μm), ki zagotavlja mehansko oporo.
Glede na tehnologijo priprave lahko glavne procesne poti silicijevih rezin SOI razdelimo na: SIMOX (tehnologija izolacije z vbrizgavanjem kisika), BESOI (tehnologija redčenja vezi) in Smart Cut (inteligentna tehnologija odstranjevanja).
SIMOX (tehnologija izolacije z vbrizgavanjem kisika) je tehnika, ki vključuje vbrizgavanje visokoenergijskih kisikovih ionov v silicijeve rezine, da se tvori plast silicijevega dioksida, ki se nato podvrže visokotemperaturnemu žarjenju za popravilo napak v kristalni mreži. Jedro je neposredno vbrizgavanje ionov kisika za tvorbo zakopane plasti kisika.
BESOI (tehnologija redčenja vezi) vključuje lepljenje dveh silicijevih rezin in nato redčenje ene od njiju z mehanskim brušenjem in kemičnim jedkanjem, da se tvori struktura SOI. Bistvo je v lepljenju in redčenju.
Tehnologija Smart Cut (inteligentna piling tehnologija) z vbrizgavanjem vodikovih ionov tvori piling plast. Po vezavi se izvede toplotna obdelava, ki pilingira silicijev rezin vzdolž plasti vodikovih ionov, s čimer se tvori ultra tanka silicijeva plast. Jedro je odstranjevanje z vbrizgavanjem vodika.
Trenutno obstaja še ena tehnologija, znana kot SIMBOND (tehnologija vezanja z vbrizgavanjem kisika), ki jo je razvilo podjetje Xinao. Pravzaprav gre za pot, ki združuje tehnologijo izolacije in vezanja z vbrizgavanjem kisika. Pri tej tehnični poti se vbrizgani kisik uporablja kot tanjša pregradna plast, dejanska zakopana plast kisika pa je plast toplotne oksidacije. Zato se hkrati izboljšajo parametri, kot sta enakomernost zgornjega silicija in kakovost zakopane plasti kisika.
SOI silicijeve rezine, izdelane po različnih tehničnih poteh, imajo različne parametre delovanja in so primerne za različne scenarije uporabe.
Sledi povzetek ključnih prednosti delovanja silicijevih rezin SOI, skupaj z njihovimi tehničnimi lastnostmi in dejanskimi scenariji uporabe. V primerjavi s tradicionalnim silicijem v razsutem stanju ima SOI znatne prednosti v ravnovesju med hitrostjo in porabo energije. (PS: Zmogljivost 22nm FD-SOI je blizu zmogljivosti FinFET-a, stroški pa so nižji za 30 %.)
| Prednost v zmogljivosti | Tehnično načelo | Specifična manifestacija | Tipični scenariji uporabe |
| Nizka parazitska kapacitivnost | Izolacijska plast (BOX) blokira nabojno sklopitev med napravo in substratom | Hitrost preklapljanja se je povečala za 15–30 %, poraba energije pa se je zmanjšala za 20–50 % | 5G RF, visokofrekvenčni komunikacijski čipi |
| Zmanjšan tok uhajanja | Izolacijska plast zavira poti uhajanja toka | Uhajalni tok zmanjšan za >90 %, podaljšana življenjska doba baterije | Naprave interneta stvari, nosljiva elektronika |
| Izboljšana sevalna trdota | Izolacijska plast blokira kopičenje naboja, ki ga povzroča sevanje | Odpornost na sevanje se je izboljšala 3–5-krat, zmanjšane so bile posamezne motnje. | Vesoljska plovila, oprema za jedrsko industrijo |
| Nadzor učinka kratkega kanala | Tanka plast silicija zmanjšuje interferenco električnega polja med odvodom in izvorom | Izboljšana stabilnost pragovne napetosti, optimiziran podpragovni naklon | Napredni logični čipi vozlišč (<14nm) |
| Izboljšano upravljanje temperature | Izolacijska plast zmanjšuje toplotno prevodnost | 30 % manj akumulacije toplote, 15–25 °C nižja delovna temperatura | 3D integrirana vezja, avtomobilska elektronika |
| Visokofrekvenčna optimizacija | Zmanjšana parazitska kapacitivnost in izboljšana mobilnost nosilcev | 20 % manjša zakasnitev, podpira obdelavo signalov >30 GHz | mmWave komunikacija, čipi za satelitsko komunikacijo |
| Večja prilagodljivost oblikovanja | Dopiranje vrtin ni potrebno, podpira povratno pristranskost | 13–20 % manj procesnih korakov, 40 % večja gostota integracije | Integrirana vezja z mešanimi signali, senzorji |
| Imunost pri zaklepanju | Izolacijska plast izolira parazitske PN spoje | Prag zaklepnega toka se je povečal na >100 mA | Visokonapetostne naprave |
Če povzamemo, so glavne prednosti SOI: hitro delovanje in večja energetsko učinkovitost.
Zaradi teh značilnosti delovanja ima SOI široko uporabo na področjih, ki zahtevajo odlično frekvenčno delovanje in porabo energije.
Kot je prikazano spodaj, je na podlagi deleža področij uporabe, ki ustrezajo SOI, razvidno, da RF in napajalne naprave predstavljajo veliko večino trga SOI.
| Področje uporabe | Tržni delež |
| RF-SOI (radijska frekvenca) | 45 % |
| Močnostni SOI | 30 % |
| FD-SOI (popolnoma izčrpano) | 15 % |
| Optični SOI | 8% |
| Senzor SOI | 2% |
Z rastjo trgov, kot sta mobilna komunikacija in avtonomna vožnja, se pričakuje, da bodo silicijeve rezine SOI ohranile določeno stopnjo rasti.
XKH, kot vodilni inovator na področju tehnologije silicijevih rezin na izolatorju (SOI), ponuja celovite SOI rešitve, od raziskav in razvoja do množične proizvodnje z uporabo vodilnih proizvodnih procesov v industriji. Naš celoten portfelj vključuje 200 mm/300 mm SOI rezine, ki segajo od različic RF-SOI, Power-SOI in FD-SOI, s strogim nadzorom kakovosti, ki zagotavlja izjemno doslednost delovanja (enakomernost debeline znotraj ±1,5 %). Ponujamo prilagojene rešitve z debelino plasti zakopanega oksida (BOX) od 50 nm do 1,5 μm in različnimi specifikacijami upornosti, ki ustrezajo specifičnim zahtevam. Z 15-letnimi tehničnimi izkušnjami in robustno globalno dobavno verigo zanesljivo zagotavljamo visokokakovostne SOI substratne materiale vrhunskim proizvajalcem polprevodnikov po vsem svetu, kar omogoča najsodobnejše inovacije čipov v komunikacijah 5G, avtomobilski elektroniki in aplikacijah umetne inteligence.
XKH'SOI rezine:
Čas objave: 24. april 2025