ویفرهای SOI (سیلیکون روی عایق)نشان دهنده یک ماده نیمه هادی تخصصی است که دارای یک لایه سیلیکونی فوق نازک است که روی یک لایه اکسید عایق تشکیل شده است. این ساختار ساندویچی منحصر به فرد، پیشرفت های قابل توجهی در عملکرد دستگاه های نیمه هادی ایجاد می کند.
ترکیب ساختاری:
لایه دستگاه (سیلیکون بالایی):
ضخامتی از چند نانومتر تا میکرومتر، که به عنوان لایه فعال برای ساخت ترانزیستور عمل می‌کند.
لایه اکسید مدفون (BOX):
یک لایه عایق دی‌اکسید سیلیکون (با ضخامت 0.05 تا 15 میکرومتر) که لایه دستگاه را از زیرلایه به صورت الکتریکی ایزوله می‌کند.
بستر پایه:
سیلیکون توده‌ای (با ضخامت ۱۰۰ تا ۵۰۰ میکرومتر) که پشتیبانی مکانیکی را فراهم می‌کند.
بر اساس فناوری فرآیند آماده‌سازی، مسیرهای اصلی فرآیند ویفرهای سیلیکونی SOI را می‌توان به صورت زیر طبقه‌بندی کرد: SIMOX (فناوری جداسازی تزریق اکسیژن)، BESOI (فناوری نازک‌سازی پیوند) و Smart Cut (فناوری جداسازی هوشمند).
SIMOX (فناوری جداسازی تزریق اکسیژن) تکنیکی است که شامل تزریق یون‌های اکسیژن با انرژی بالا به ویفرهای سیلیکونی برای تشکیل یک لایه دی‌اکسید سیلیکون تعبیه‌شده است که سپس برای ترمیم نقص‌های شبکه، تحت عملیات حرارتی آنیل در دمای بالا قرار می‌گیرد. هسته با تزریق مستقیم یون اکسیژن، لایه اکسیژن مدفون را تشکیل می‌دهد.
فناوری BESOI (فناوری نازک‌سازی پیوندی) شامل اتصال دو ویفر سیلیکونی و سپس نازک کردن یکی از آنها از طریق سنگ‌زنی مکانیکی و حکاکی شیمیایی برای تشکیل ساختار SOI است. هسته در پیوند و نازک‌سازی نهفته است.
برش هوشمند (فناوری لایه‌برداری هوشمند) از طریق تزریق یون هیدروژن، یک لایه لایه‌برداری تشکیل می‌دهد. پس از اتصال، عملیات حرارتی برای لایه‌برداری ویفر سیلیکونی در امتداد لایه یون هیدروژن انجام می‌شود و یک لایه سیلیکونی فوق‌العاده نازک تشکیل می‌شود. هسته با تزریق هیدروژن لایه‌برداری می‌شود.
در حال حاضر، فناوری دیگری به نام SIMBOND (فناوری پیوند تزریق اکسیژن) وجود دارد که توسط Xinao توسعه داده شده است. در واقع، این مسیری است که فناوری‌های جداسازی تزریق اکسیژن و پیوند را با هم ترکیب می‌کند. در این مسیر فنی، اکسیژن تزریق شده به عنوان یک لایه مانع نازک کننده استفاده می‌شود و لایه اکسیژن دفن شده واقعی یک لایه اکسیداسیون حرارتی است. بنابراین، به طور همزمان پارامترهایی مانند یکنواختی سیلیکون بالایی و کیفیت لایه اکسیژن دفن شده را بهبود می‌بخشد.
ویفرهای سیلیکونی SOI که با روش‌های فنی مختلف تولید می‌شوند، پارامترهای عملکردی متفاوتی دارند و برای سناریوهای کاربردی مختلف مناسب هستند.
در ادامه جدول خلاصه‌ای از مزایای اصلی عملکرد ویفرهای سیلیکونی SOI، همراه با ویژگی‌های فنی و سناریوهای کاربردی واقعی آنها آمده است. در مقایسه با سیلیکون توده‌ای سنتی، SOI مزایای قابل توجهی در تعادل سرعت و مصرف برق دارد. (پی‌نوشت: عملکرد FD-SOI 22 نانومتری نزدیک به FinFET است و هزینه آن 30٪ کاهش یافته است.)
| مزیت عملکرد | اصل فنی | تجلی خاص | سناریوهای کاربردی معمول |
| ظرفیت خازنی انگلی کم | لایه عایق (BOX) مانع از اتصال بار بین دستگاه و زیرلایه می‌شود | سرعت سوئیچینگ ۱۵٪ تا ۳۰٪ افزایش یافته، مصرف برق ۲۰٪ تا ۵۰٪ کاهش یافته است | تراشه‌های ارتباطی فرکانس بالا و 5G RF |
| کاهش جریان نشتی | لایه عایق، مسیرهای جریان نشتی را مسدود می‌کند | جریان نشتی بیش از ۹۰٪ کاهش یافته و عمر باتری افزایش یافته است | دستگاه‌های اینترنت اشیا، لوازم الکترونیکی پوشیدنی |
| سختی تابشی پیشرفته | لایه عایق، تجمع بار ناشی از تابش را مسدود می‌کند | تحمل تشعشع ۳ تا ۵ برابر بهبود یافت، اختلالات ناشی از یک رویداد کاهش یافت | فضاپیما، تجهیزات صنعت هسته‌ای |
| کنترل افکت کانال کوتاه | لایه نازک سیلیکونی، تداخل میدان الکتریکی بین درین و سورس را کاهش می‌دهد. | پایداری ولتاژ آستانه بهبود یافته، شیب زیرآستانه بهینه شده | تراشه‌های منطقی پیشرفته (کمتر از ۱۴ نانومتر) |
| مدیریت حرارتی بهبود یافته | لایه عایق، کوپلینگ رسانایی حرارتی را کاهش می‌دهد | 30٪ تجمع گرما کمتر، دمای عملیاتی 15-25 درجه سانتیگراد پایین‌تر | آی‌سی‌های سه‌بعدی، الکترونیک خودرو |
| بهینه‌سازی فرکانس بالا | کاهش ظرفیت خازنی انگلی و افزایش تحرک‌پذیری حامل‌ها | 20٪ تأخیر کمتر، پشتیبانی از پردازش سیگنال >30GHz | ارتباطات موج میلی‌متری، تراشه‌های ارتباطی ماهواره‌ای |
| افزایش انعطاف‌پذیری طراحی | نیازی به دوپینگ خوب نیست، از بایاس معکوس پشتیبانی می‌کند | ۱۳ تا ۲۰ درصد مراحل فرآیند کمتر، ۴۰ درصد تراکم ادغام بیشتر | آی‌سی‌های سیگنال مختلط، حسگرها |
| مصونیت در برابر اتصال | لایه عایق، اتصالات PN انگلی را ایزوله می‌کند | آستانه جریان قفل شونده به >100 میلی آمپر افزایش یافته است | دستگاه‌های برق ولتاژ بالا |
به طور خلاصه، مزایای اصلی SOI عبارتند از: سریع اجرا می‌شود و از نظر مصرف انرژی کارآمدتر است.
با توجه به این ویژگی‌های عملکردی SOI، کاربردهای گسترده‌ای در زمینه‌هایی دارد که به عملکرد فرکانسی عالی و عملکرد مصرف توان نیاز دارند.
همانطور که در زیر نشان داده شده است، بر اساس نسبت زمینه‌های کاربردی مربوط به SOI، می‌توان مشاهده کرد که دستگاه‌های RF و قدرت بخش عمده‌ای از بازار SOI را تشکیل می‌دهند.
| زمینه کاربرد | سهم بازار |
| RF-SOI (فرکانس رادیویی) | ۴۵٪ |
| قدرت SOI | ۳۰٪ |
| FD-SOI (کاملاً تخلیه شده) | ۱۵٪ |
| SOI نوری | 8% |
| حسگر SOI | 2% |
با رشد بازارهایی مانند ارتباطات سیار و رانندگی خودران، انتظار می‌رود ویفرهای سیلیکونی SOI نیز نرخ رشد خاصی را حفظ کنند.
XKH، به عنوان یک نوآور پیشرو در فناوری ویفر سیلیکون روی عایق (SOI)، با استفاده از فرآیندهای تولیدی پیشرو در صنعت، راه‌حل‌های جامع SOI را از تحقیق و توسعه تا تولید انبوه ارائه می‌دهد. مجموعه کامل ما شامل ویفرهای SOI با ابعاد 200/300 میلی‌متر در انواع RF-SOI، Power-SOI و FD-SOI است که با کنترل کیفیت دقیق، ثبات عملکرد استثنایی (یکنواختی ضخامت در محدوده ±1.5%) را تضمین می‌کند. ما راه‌حل‌های سفارشی با ضخامت لایه اکسید مدفون (BOX) از 50 نانومتر تا 1.5 میکرومتر و مشخصات مقاومتی مختلف برای برآورده کردن نیازهای خاص ارائه می‌دهیم. با بهره‌گیری از 15 سال تخصص فنی و یک زنجیره تأمین جهانی قوی، ما به طور قابل اعتمادی مواد زیرلایه SOI با کیفیت بالا را برای تولیدکنندگان برتر نیمه‌هادی در سراسر جهان فراهم می‌کنیم و نوآوری‌های تراشه پیشرفته را در ارتباطات 5G، الکترونیک خودرو و کاربردهای هوش مصنوعی امکان‌پذیر می‌سازیم.
XKH'ویفرهای SOI:
زمان ارسال: 24 آوریل 2025