Dòng chảy quá trình của wafer SOI (Silicon On Insulator).
April 21, 2025
Dòng chảy quá trình của wafer SOI (Silicon On Insulator).
SOI wafer (Silicon-on-Isolator)là một vật liệu bán dẫn tạo thành một lớp silic siêu mỏng trên một lớp cách nhiệt thông qua một quy trình đặc biệt. Cấu trúc sandwich độc đáo của nó cải thiện đáng kể hiệu suất thiết bị.
CácSOIWafer bao gồm ba lớp:
-
Silicon trên cùng (mảng thiết bị): Độ dày dao động từ hàng chục nanomet đến vài micromet, được sử dụng để sản xuất transistor và các thiết bị khác.
-
Oxit chôn vùi (BOX): Lớp cách nhiệt silicon dioxide ở giữa (trong độ dày khoảng 0,05-15μm) cô lập lớp thiết bị khỏi chất nền, làm giảm tác dụng ký sinh trùng.
-
Các chất liệu silicon: Lớp silicon dưới cùng (trọng lượng 100-500μm) cung cấp hỗ trợ cơ học.
Theo công nghệ quy trình sản xuất, các tuyến đường quy trình chính của các tấm SOI có thể được phân loại thành: SIMOX (Phân tách bằng cách cấy oxy), BESOI (Việc liên kết và khắc SOI),và Smart Cut (Công nghệ tách thông minh).
SIMOX (Separation by Implantation of Oxygen) liên quan đến việc cấy ghép các ion oxy năng lượng cao vào một wafer silicon để tạo thành một lớp silicon dioxide bị chôn vùi,tiếp theo là nóng nóng để sửa chữa các khiếm khuyết lướiCốt lõi của quá trình này là sự cấy ghép ion trực tiếp của oxy để tạo thành lớp oxit bị chôn vùi.
BESOI (Dung và khắc SOI) liên quan đến việc liên kết hai miếng silicon với nhau, sau đó làm mỏng một trong số đó thông qua nghiền cơ học và khắc hóa học để tạo thành cấu trúc SOI.
Công nghệ cắt thông minh bao gồm cấy ghép các ion hydro để tạo thành một lớp tách.dẫn đến một lớp silic siêu mỏngCốt lõi của quá trình này là cấy ghép và tách hydro.
Hiện nay, có một công nghệ khác được gọi là SIMBOND (Công nghệ liên kết cấy ghép oxy), được phát triển bởi Soitec.Công nghệ này về cơ bản là một quá trình kết hợp cả hai ôxy cấy ghép cách ly và liên kết kỹ thuậtTrong quá trình này, oxy cấy ghép đóng vai trò là một rào cản mỏng, trong khi lớp oxit bị chôn vùi thực sự là một lớp oxit phát triển nhiệt.nó đồng thời cải thiện các thông số như sự đồng nhất của silicon trên cùng và chất lượng của lớp oxit chôn vùi.
Các wafer SOI được sản xuất bằng cách sử dụng các tuyến công nghệ khác nhau có các thông số hiệu suất khác nhau, làm cho chúng phù hợp với các kịch bản ứng dụng khác nhau.
| Công nghệ | Phạm vi độ dày lớp trên | Độ dày lớp oxit chôn vùi | Đồng nhất (±) | Chi phí | Các lĩnh vực ứng dụng |
| SIMOX | 0.5-20um | 0.3-4m | 0.5m | Trung bình cao | Thiết bị điện, mạch mô hình |
| BESOI | 1-200um | 0.3-4um | 250nm | Mức thấp | Điện tử ô tô, Photonics |
| Smart Cut | 0.075-1.5um | 0.05-3um | 12.5nm | Trung bình | Tần số 5G, chip sóng milimet |
| SIMBOND | 0.075-3um | 0.05-3um | 12.5nm | Cao | Thiết bị cao cấp, bộ lọc |
Dưới đây là bảng tóm tắt về lợi thế hiệu suất chính của các tấm SOI, kết hợp các đặc điểm kỹ thuật và kịch bản ứng dụng thực tế của chúng.SOI mang lại những lợi thế đáng kể trong cân bằng tốc độ-năng lượng tiêu thụ. (PS: Hiệu suất của 22nm FD-SOI gần với FinFET, với giảm chi phí 30%)
| Ưu điểm hiệu suất | Hành trình công nghệ | Hiệu suất cụ thể | Các lĩnh vực ứng dụng điển hình |
| Tiêu thụ năng lượng thấp | Khả năng cách ly ôxit chôn (BOX) | Khởi động ở mức 15% ~ 30%, tiêu thụ năng lượng 20% ~ 50% | Trạm cơ sở 5G, mạch tích hợp tốc độ cao |
| Điện áp chia cắt cao | Thiết bị điện áp cao | Điện áp ngắt cao, lên đến 90% hoặc hơn, tuổi thọ kéo dài | Các mô-đun điện, thiết bị điện áp cao |
| Độ dẫn nhiệt cao | Thiết bị dẫn nhiệt cao | Chống nhiệt thấp hơn 3-5 lần, giảm kháng nhiệt | Thiết bị phân tán nhiệt, chip hiệu suất cao |
| Tương thích điện từ cao | Thiết bị tương thích điện từ cao | Chống nhiễu điện từ bên ngoài | Thiết bị điện tử nhạy cảm với nhiễu điện từ |
| Chống nhiệt độ cao | Chống nhiệt độ cao | Kháng nhiệt trên 30%, nhiệt độ hoạt động 15 ~ 25 °C | CPU 14nm, đèn LED, hệ thống điện |
| Thiết kế linh hoạt tuyệt vời | Thiết kế linh hoạt tuyệt vời | Không có quá trình lắp ráp bổ sung, giảm sự phức tạp | Thiết bị chính xác cao, cảm biến công suất |
| Hiệu suất điện tuyệt vời | Hiệu suất điện tuyệt vời | Hiệu suất điện đạt 100mA | Xe điện, pin mặt trời |
Để tóm tắt một cách đơn giản và thẳng thắn, những lợi thế chính của SOI là: nó chạy nhanh hơn và tiêu thụ ít năng lượng hơn.SOI có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực đòi hỏi hiệu suất tần số và tiêu thụ điện tuyệt vờiNhư được hiển thị dưới đây, dựa trên thị phần của SOI trong các lĩnh vực ứng dụng khác nhau, các thiết bị RF và điện chiếm phần lớn thị trường SOI.
Đề xuất sản phẩm liên quan
Silicon trên Isolator 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 Lớp 0,4-3 Định hướng nền 100 111