تدفق عملية رقاقة SOI (Silicon On Insulator).
April 21, 2025
تدفق عملية رقاقة SOI (Silicon On Insulator).
رقائق SOI (Silicon-On-Isolator)هي مادة نصف موصلة تشكل طبقة السيليكون رقيقة للغاية على طبقة عازلة من خلال عملية خاصة. بنيتها الفريدة للكعك تعزز أداء الجهاز بشكل كبير.
الـالـ SOIويفير يتكون من ثلاث طبقات:
-
السيليكون العلوي (طبقة الجهاز): تتراوح سمكها من عشرات النانومترات إلى عدة ميكرومترات، تستخدم في تصنيع الترانزستورات والأجهزة الأخرى.
-
أكسيد مدفون (صندوق): الطبقة العازلة الوسطى من ثاني أكسيد السيليكون (سمكها حوالي 0.05-15μm) عزل طبقة الجهاز من الركيزة ، مما يقلل من الآثار الطفيلية.
-
السيليكون الرئيسي: توفر الطبقة السفلية من السيليكون (سمكها 100-500μm) دعمًا ميكانيكيًا.
ووفقاً لتكنولوجيا عملية التصنيع، يمكن تصنيف طرق العملية الرئيسية لوفحات SOI إلى: SIMOX (الانفصال عن طريق زرع الأكسجين) ، BESOI (ربط وحفر SOI) ،والقطع الذكي (تكنولوجيا الفصل الذكي).
سيموكس (انفصال عن طريق زرع الأكسجين) ينطوي على زرع أيونات الأكسجين عالية الطاقة في رقاقة السيليكون لتشكيل طبقة مدفونة من ثاني أكسيد السيليكونتليها التسخين في درجة حرارة عالية لإصلاح عيوب الشبكةجوهر هذه العملية هو زرع الأيون المباشر من الأكسجين لتشكيل طبقة أكسيد مدفونة.
(بيسو)ربط وحفر SOI) يتضمن ربط لوحين من السيليكون معًا ، ثم ترقية واحد منهم من خلال الطحن الميكانيكي والحفر الكيميائي لتشكيل هيكل SOI. جوهر هذه العملية هو الارتباط + الرقية.
تتضمن تكنولوجيا قطع الذكية زرع أيونات الهيدروجين لتشكيل طبقة فصل. بعد الارتباط، يسبب العلاج الحراري لفلفل السيليكون الانفصال على طول طبقة أيونات الهيدروجين،مما يؤدي إلى طبقة من السيليكون رقيقة للغايةجوهر هذه العملية هو زرع الهيدروجين والفصل.
حاليا، هناك تقنية أخرى تسمى سيمبوند (تكنولوجيا ربط زرع الأكسجين) ، التي طورتها سويتك.هذه التكنولوجيا هي أساسا عملية التي تجمع بين كل من العزلة زرع الأكسجين وتقنيات الربطفي هذه العملية، يعمل الأكسجين المزروع كحاجز للترقق، بينما الطبقة الحقيقية من الأكسيد المدفونة هي طبقة أكسيد متزايدة حراريًا.في الوقت نفسه يحسن المعايير مثل توحيد السيليكون العلوي وجودة طبقة أكسيد مدفونة.
لوحات SOI المصنعة باستخدام طرق تكنولوجية مختلفة لديها معايير أداء مختلفة، مما يجعلها مناسبة لسيناريوهات تطبيق مختلفة.
| التكنولوجيا | نطاق سمك الطبقة العليا | سمك طبقة الأكسيد المدفونة | توحيد (±) | التكلفة | مجالات التطبيق |
| سيموكس | 0.5-20um | 0.3-4m | 0.5 مليون | متوسطة الدرجة | أجهزة الطاقة، دوائر نموذجية |
| (بيسو) | 1-200um | 0.3-4um | 250nm | منخفضة | إلكترونيات السيارات، الفوتونيات |
| القطع الذكي | 0.075-1.5mm | 0.05-3um | 12.5nm | متوسطة | 5G تردد، رقائق الموجة المليمترية |
| سيمبوند | 0.075-3um | 0.05-3um | 12.5nm | عالية | أجهزة متطورة، مرشحات |
فيما يلي جدول موجز للمزايا الأساسية للأداء للوفحات SOI ، والتي تجمع بين خصائصها التقنية سيناريوهات التطبيق العملي.يوفر SOI مزايا كبيرة في توازن السرعة واستهلاك الطاقة. (PS: أداء 22nm FD-SOI قريب من FinFET ، مع تخفيض التكلفة بنسبة 30٪.)
| مزايا الأداء | طريق التكنولوجيا | الأداء المحدد | مجالات تطبيق نموذجية |
| استهلاك طاقة منخفض | عزل أكسيد مدفون (صندوق) | تشغيل عند 15% ~ 30% ، استهلاك الطاقة 20% ~ 50% | محطات قاعدة 5G، الدوائر المتكاملة عالية السرعة |
| التوتر العالي | جهاز الجهد العالي | فولتاج انقطاع عالي، يصل إلى 90٪ أو أكثر، عمر خدمة مطول | وحدات الطاقة، أجهزة الجهد العالي |
| سلكية حرارية عالية | جهاز التوصيل الحراري العالي | المقاومة الحرارية 3-5 مرات أقل، المقاومة الحرارية المنخفضة | أجهزة تبديد الحرارة، رقائق عالية الأداء |
| التوافق الكهرومغناطيسي العالي | جهاز التوافق الكهرومغناطيسي العالي | مقاومة للتداخل الكهرومغناطيسي الخارجي | أجهزة إلكترونية حساسة للتداخل الكهرومغناطيسي |
| مقاومة درجات الحرارة العالية | مقاومة درجات الحرارة العالية | المقاومة الحرارية أعلى من 30٪، درجة حرارة العمل 15 ~ 25 °C | وحدة المعالجة المركزية 14nm، أضواء LED، أنظمة الطاقة |
| مرونة تصميم ممتازة | مرونة تصميم ممتازة | لا توجد عملية تجميع إضافية، يقلل من التعقيد | أجهزة عالية الدقة، أجهزة استشعار الطاقة |
| أداء كهربائي ممتاز | أداء كهربائي ممتاز | الأداء الكهربائي يصل إلى 100mA | السيارات الكهربائية، الخلايا الشمسية |
لتلخيص الأمر ببساطة وبصراحة، المزايا الرئيسية لـ SOI هي: أنها تعمل بشكل أسرع وتستهلك طاقة أقل.SOI لديها مجموعة واسعة من التطبيقات في المجالات التي تتطلب أداء ممتاز للتردد واستهلاك الطاقةكما هو موضح أدناه ، بناءً على حصة سوق SOI في مختلف مجالات التطبيق ، تمثل أجهزة RF وأجهزة الطاقة الغالبية العظمى من سوق SOI.
توصية المنتج ذات الصلة
السيليكون على عازل 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 طبقة 0.4-3 التوجه في الركيزة 100 111