Τι είναι SOI;

Το SOI, συντομογραφία του Silicon-On-Insulator, είναι μια διαδικασία κατασκευής ημιαγωγών που βασίζεται σε ειδικά υλικά υποστρώματος. Από την εκβιομηχάνισή της στη δεκαετία του 1980, αυτή η τεχνολογία έχει γίνει ένας σημαντικός κλάδος των προηγμένων διαδικασιών παραγωγής ημιαγωγών. Διακρίνεται για τη μοναδική σύνθετη δομή τριών στρωμάτων, η διαδικασία SOI είναι μια σημαντική απόκλιση από την παραδοσιακή διεργασία χύδην πυριτίου.

Αποτελείται από ένα στρώμα συσκευής πυριτίου μονού κρυστάλλου, ένα μονωτικό στρώμα διοξειδίου του πυριτίου (επίσης γνωστό ως στρώμα θαμμένου οξειδίου, BOX) και ένα υπόστρωμα πυριτίου, τοΓκοφρέτα SOIδημιουργεί ένα ανεξάρτητο και σταθερό ηλεκτρικό περιβάλλον. Κάθε στρώμα εκπληρώνει έναν ξεχωριστό αλλά συμπληρωματικό ρόλο στη διασφάλιση της απόδοσης και της αξιοπιστίας της γκοφρέτας:

1. Το επάνω στρώμα συσκευής μονοκρυστάλλου πυριτίου, το οποίο έχει συνήθως πάχος από 5 nm έως 2 μm, χρησιμεύει ως η κεντρική περιοχή για τη δημιουργία ενεργών συσκευών όπως τρανζίστορ. Η εξαιρετικά λεπτότητά του είναι το θεμέλιο για βελτιωμένη απόδοση και σμίκρυνση της συσκευής.

2. Η κύρια λειτουργία του μεσαίου θαμμένου στρώματος οξειδίου είναι η επίτευξη ηλεκτρικής απομόνωσης. Το στρώμα BOX αποκλείει αποτελεσματικά τις ηλεκτρικές συνδέσεις μεταξύ του στρώματος της συσκευής και του υποστρώματος από κάτω χρησιμοποιώντας μηχανισμούς φυσικού και χημικού απομόνωσης, με το πάχος του να κυμαίνεται τυπικά από 5nm έως 2μm.

3. Όσον αφορά το κάτω υπόστρωμα πυριτίου, η κύρια λειτουργία του είναι να προσφέρει δομική στιβαρότητα και σταθερή μηχανική υποστήριξη, τα οποία αποτελούν κρίσιμες εγγυήσεις για την αξιοπιστία της γκοφρέτας κατά την παραγωγή και τις μεταγενέστερες χρήσεις. Όσον αφορά το πάχος, εμπίπτει γενικά στην περιοχή από 200μm έως 700μm.

Γκοφρέτες SOI

1.Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας

Η παρουσία του μονωτικού στρώματος μέσαΓκοφρέτες SOIμειώνει το ρεύμα και την χωρητικότητα διαρροής, συμβάλλοντας στη χαμηλότερη κατανάλωση στατικής και δυναμικής ισχύος της συσκευής.

2.Αντοχή στην ακτινοβολία

Το μονωτικό στρώμα σε γκοφρέτες SOI μπορεί να θωρακίσει αποτελεσματικά τις κοσμικές ακτίνες και τις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές, αποφεύγοντας τις επιπτώσεις ακραίων περιβαλλόντων στη σταθερότητα της συσκευής, επιτρέποντάς της να λειτουργεί σταθερά σε ειδικά πεδία όπως η αεροδιαστημική και η πυρηνική βιομηχανία.

3.Εξαιρετική απόδοση υψηλής συχνότητας

Ο σχεδιασμός του μονωτικού στρώματος μειώνει σημαντικά τις ανεπιθύμητες παρασιτικές επιπτώσεις που προκαλούνται από την αλληλεπίδραση μεταξύ της συσκευής και του υποστρώματος. Η μείωση της παρασιτικής χωρητικότητας μειώνει τον λανθάνοντα χρόνο των συσκευών SOI στην επεξεργασία σήματος υψηλής συχνότητας (όπως η επικοινωνία 5G), βελτιώνοντας έτσι την απόδοση λειτουργίας.

4.Σχεδιαστική ευελιξία

Το υπόστρωμα SOI διαθέτει εγγενή διηλεκτρική μόνωση, εξαλείφοντας την ανάγκη για απομόνωση τάφρου με ντόπινγκ, η οποία απλοποιεί τη διαδικασία κατασκευής και βελτιώνει την απόδοση παραγωγής.

Εφαρμογή τεχνολογίας SOI

1. Τομέας ηλεκτρονικών ειδών ευρείας κατανάλωσης: Μονάδες μπροστινής πλευράς RF για smartphone (όπως φίλτρα 5G).

2. Πεδίο ηλεκτρονικών αυτοκινήτων: Τσιπ ραντάρ κατηγορίας αυτοκινήτου.

3.Αεροδιαστημική: Εξοπλισμός δορυφορικής επικοινωνίας.

4. Πεδίο ιατρικής συσκευής: εμφυτεύσιμοι ιατρικοί αισθητήρες, τσιπ παρακολούθησης χαμηλής ισχύος.