جریان فرآیند سیلیکون روی عایق (SOI)
April 21, 2025
جریان فرآیند سیلیکون روی عایق (SOI)
وافرهای SOI (سیلیکون روی عایق)یک ماده نیمه هادی است که یک لایه سیلیکون بسیار نازک را بر روی یک لایه عایق سازی از طریق یک فرآیند خاص تشکیل می دهد. ساختار ساندویچ منحصر به فرد آن عملکرد دستگاه را به طور قابل توجهی افزایش می دهد.
درSOIوافر از سه لایه تشکیل شده است:
-
سیلیکون بالا (طبقه دستگاه): ضخامت آن از ده ها نانومتر تا چند میکرو متر است که برای تولید ترانزیستورها و سایر دستگاه ها استفاده می شود.
-
اکسید دفن شده (کد): لایه عایق دی اکسید سیلیکون میانی (ضخامت حدود 0.05-15μm) لایه دستگاه را از بستر جدا می کند و اثرات انگل را کاهش می دهد.
-
زیربنای سیلیکون: لایه پایین سیلیکون (ضخامت 100-500μm) پشتیبانی مکانیکی را فراهم می کند.
با توجه به تکنولوژی فرآیند تولید، مسیرهای فرآیند اصلی وافرهای SOI را می توان به زیر طبقه بندی کرد: SIMOX (انفصال با کاشت اکسیژن) ، BESOI (بند و حکاکی SOI) ،و Smart Cut (تکنولوژی جداسازی هوشمند).
SIMOX (تفاوت از طریق کاشت اکسیژن) شامل کاشت یون های اکسیژن با انرژی بالا به یک وفر سیلیکونی برای تشکیل یک لایه دی اکسید سیلیکونی دفن شده است.پس از آن از طریق گرمایش در دمای بالا برای ترمیم نقص های شبکه استفاده می شود.هسته ی این فرآیند، کاشت مستقیم یون اکسیژن برای تشکیل لایه ی اکسیدی دفن شده است.
BESOI (بسته بندی و حکاکی SOI) شامل پیوند دو بلوک سیلیکون با هم و سپس رقیق کردن یکی از آنها از طریق خرد کردن مکانیکی و حکاکی شیمیایی برای تشکیل ساختار SOI است. هسته این فرآیند پیوند + رقیق کردن است.
تکنولوژی Smart Cut شامل کاشت یون های هیدروژن برای تشکیل یک لایه جدا کننده است. پس از پیوند، درمان حرارتی باعث می شود که وفر سیلیکون در امتداد لایه یون های هیدروژن جدا شود.در نتیجه یک لایه سیلیکون بسیار نازکهسته ی این فرآیند کاشت و جدا کردن هیدروژن است.
در حال حاضر، تکنولوژی دیگری به نام SIMBOND (تکنولوژی اتصال کاشت اکسیژن) وجود دارد که توسط Soitec توسعه یافته است.این تکنولوژی اساساً یک فرآیند است که ترکیبی از تکنیک های جداسازی کاشت اکسیژن و اتصال استدر این فرآیند، اکسیژن کاشته شده به عنوان یک مانع رقیق کننده عمل می کند، در حالی که لایه اکسید دفن شده یک لایه اکسید گرم است. در نتیجه،همزمان پارامترهای مانند یکنواخت سیلیکون بالا و کیفیت لایه اکسید دفن شده را بهبود می بخشد..
وایل های SOI که با استفاده از مسیرهای تکنولوژیکی مختلف تولید می شوند دارای پارامترهای عملکردی متفاوت هستند، که آنها را برای سناریوهای کاربردی مختلف مناسب می کند.
| تکنولوژی | محدوده ضخامت لایه بالا | ضخامت لایه اکسید دفن شده | یکسانی (±) | هزینه | حوزه های کاربرد |
| سیموکس | 0.5-20um | 0.3-4 متر | 0.5m | متوسط تا بالا | دستگاه های برق، مدارهای مدل |
| BESOI | 1-200um | 0.3-4um | 250nm | کم | الکترونیک خودرو، فوتونیک |
| برش هوشمند | 0.075-1.5um | 0.05-3um | 12.5nm | متوسط | فرکانس 5G، تراشه های امواج میلی متری |
| سیمبوند | 0.075-3um | 0.05-3um | 12.5nm | بالا | دستگاه های پیشرفته، فیلترها |
در اینجا یک جدول خلاصه از مزایای عملکرد اصلی وافرهای SOI، ترکیبی از ویژگی های فنی و سناریوهای کاربردی آنها ارائه شده است.SOI مزایای قابل توجهی را در تعادل سرعت مصرف برق ارائه می دهد. (PS: عملکرد 22nm FD-SOI نزدیک به FinFET است، با کاهش 30٪ هزینه.)
| مزایای عملکرد | مسیر تکنولوژی | عملکرد خاص | حوزه های کاربرد معمول |
| مصرف کم برق | عایق اکسید دفن شده (BOX) | روشن شدن در 15٪ ~ 30٪، مصرف انرژی 20٪ ~ 50٪ | ایستگاه های پایه 5G، مدارهای یکپارچه با سرعت بالا |
| ولتاژ قطع بالا | دستگاه ولتاژ بالا | ولتاژ وقفه بالا، تا 90٪ یا بیشتر، عمر طولانی مدت | ماژول های برق، دستگاه های ولتاژ بالا |
| رسانایی حرارتی بالا | دستگاه رسانایی حرارتی بالا | مقاومت حرارتی 3-5 برابر کمتر، مقاومت حرارتی کاهش یافته | دستگاه های تبعید گرما، تراشه های با کارایی بالا |
| سازگاری الکترومغناطیسی بالا | دستگاه سازگاری الکترومغناطیسی بالا | مقاوم به تداخل الکترومغناطیسی خارجی | دستگاه های الکترونیکی حساس به تداخل الکترومغناطیسی |
| مقاومت در برابر دماهای بالا | مقاومت در برابر دماهای بالا | مقاومت حرارتی بالاتر از 30٪، دمای کار 15 ~ 25 °C | پردازنده 14nm، چراغ LED، سیستم های برق |
| انعطاف پذیری عالی در طراحی | انعطاف پذیری عالی در طراحی | بدون فرآیند مونتاژ اضافی، پیچیدگی را کاهش می دهد | دستگاه های با دقت بالا، سنسورهای قدرت |
| عملکرد الکتریکی عالی | عملکرد الکتریکی عالی | عملکرد الکتریکی به 100mA می رسد | وسایل نقلیه الکتریکی، سلول های خورشیدی |
به طور ساده و صریح، مزایای اصلی SOI عبارتند از: سرعت بیشتری دارد و انرژی کمتری مصرف می کند.SOI دارای طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی در زمینه هایی است که نیاز به عملکرد بسیار عالی در فرکانس و مصرف برق دارد.همانطور که در زیر نشان داده شده است، بر اساس سهم بازار SOI در زمینه های مختلف کاربرد، RF و دستگاه های قدرت اکثریت قریب به اتفاق بازار SOI را تشکیل می دهند.
توصیه محصولات مرتبط
سیلیکون بر روی عایق 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 لایه 0.4-3 جهت گیری بستر 100 111