Aliran proses wafer SOI (Silicon On Insulator).
April 21, 2025
Aliran proses wafer SOI (Silicon On Insulator).
Wafer SOI (Silicon-on-Isolator)adalah bahan semikonduktor yang membentuk lapisan silikon yang sangat tipis pada lapisan isolasi melalui proses khusus. Struktur sandwichnya yang unik secara signifikan meningkatkan kinerja perangkat.
PeraturanSOIWafer terdiri dari tiga lapisan:
-
Silikon atas (lapisan perangkat): Ketebalan berkisar dari puluhan nanometer hingga beberapa mikrometer, digunakan untuk pembuatan transistor dan perangkat lainnya.
-
Oksida yang terkubur (BOX): Lapisan isolasi silikon dioksida tengah (kekandelan sekitar 0,05-15μm) mengisolasi lapisan perangkat dari substrat, mengurangi efek parasit.
-
Substrat Silikon: Lapisan silikon bagian bawah (kekandelan 100-500μm) memberikan dukungan mekanis.
Menurut teknologi proses manufaktur, jalur proses utama wafer SOI dapat diklasifikasikan menjadi: SIMOX (Pembagian dengan Implansi Oksigen), BESOI (Bonding and Etching of SOI),dan Smart Cut (Teknologi Pemisahan Cerdas).
SIMOX (Separation by Implantation of Oxygen) melibatkan implan ion oksigen energi tinggi ke dalam wafer silikon untuk membentuk lapisan silikon dioksida yang terkubur,diikuti oleh penggilingan suhu tinggi untuk memperbaiki cacat kisiInti dari proses ini adalah implan ion langsung oksigen untuk membentuk lapisan oksida terkubur.
BESOI (Pengikatan dan Etching SOI) melibatkan ikatan dua wafer silikon bersama-sama, kemudian menipiskan salah satu dari mereka melalui penggilingan mekanis dan etching kimia untuk membentuk struktur SOI.
Teknologi Smart Cut melibatkan implan ion hidrogen untuk membentuk lapisan pemisahan.menghasilkan lapisan silikon yang sangat tipisInti dari proses ini adalah implan hidrogen dan pemisahan.
Saat ini, ada teknologi lain yang disebut SIMBOND (Oxygen Implantation Bonding Technology), yang dikembangkan oleh Soitec.Teknologi ini pada dasarnya adalah proses yang menggabungkan kedua isolasi implan oksigen dan teknik ikatanDalam proses ini, oksigen yang ditanam berfungsi sebagai penghalang penipisan, sementara lapisan oksida yang sebenarnya terkubur adalah lapisan oksida yang tumbuh secara termal.Hal ini secara bersamaan meningkatkan parameter seperti keseragaman silikon atas dan kualitas lapisan oksida terkubur.
Wafer SOI yang diproduksi menggunakan rute teknologi yang berbeda memiliki parameter kinerja yang berbeda, sehingga cocok untuk berbagai skenario aplikasi.
Teknologi | Jangkauan Ketebalan Lapisan Atas | Ketebalan lapisan oksida terkubur | Keseragaman (±) | Biaya | Bidang Aplikasi |
SIMOX | 0.5-20um | 0.3-4m | 0.5um | Menengah-tinggi | Perangkat Daya, Sirkuit Model |
BESOI | 1-200um | 0.3-4um | 250nm | Rendah | Elektronika otomotif, fotonik |
Smart Cut | 0.075-1.5um | 0.05-3um | 12.5nm | Sedang | Frekuensi 5G, Chips Gelombang Milimeter |
SIMBOND | 0.075-3um | 0.05-3um | 12.5nm | Tinggi | Perangkat High-End, Filter |
Berikut adalah tabel ringkasan keuntungan kinerja utama wafer SOI, menggabungkan karakteristik teknis dan skenario aplikasi praktis mereka.SOI menawarkan keuntungan yang signifikan dalam perbandingan kecepatan-konsumsi daya. (PS: Kinerja 22nm FD-SOI dekat dengan FinFET, dengan pengurangan biaya 30%)
Keuntungan Kinerja | Jalur Teknologi | Kinerja Spesifik | Bidang Aplikasi Tipikal |
Konsumsi Daya Rendah | Isolasi Oksida Terkubur (BOX) | Menghidupkan pada 15% ~ 30%, konsumsi daya 20% ~ 50% | Stasiun dasar 5G, sirkuit terpadu berkecepatan tinggi |
Tegangan High Breakdown | Perangkat Tegangan High Breakdown | Tegangan pemecahan tinggi, hingga 90% atau lebih, umur layanan yang diperpanjang | Modul daya, perangkat tegangan tinggi |
Konduktivitas Termal Tinggi | Perangkat Konduktivitas Termal Tinggi | Ketahanan termal 3-5 kali lebih rendah, ketahanan termal berkurang | Perangkat pembuangan panas, chip kinerja tinggi |
Kompatibilitas Elektromagnetik Tinggi | Perangkat Kompatibilitas Elektromagnetik Tinggi | Tahan terhadap gangguan elektromagnetik eksternal | Perangkat elektronik sensitif terhadap gangguan elektromagnetik |
Tahan terhadap Suhu Tinggi | Tahan terhadap Suhu Tinggi | Ketahanan termal lebih dari 30%, suhu kerja 15 ~ 25 °C | CPU 14nm, lampu LED, sistem daya |
Fleksibilitas Desain yang Luar Biasa | Fleksibilitas Desain yang Luar Biasa | Tidak ada proses perakitan tambahan, mengurangi kompleksitas | Perangkat presisi tinggi, sensor daya |
Kinerja Listrik yang Luar Biasa | Kinerja Listrik yang Luar Biasa | Kinerja listrik mencapai 100mA | Kendaraan listrik, sel surya |
Untuk meringkasnya dengan sederhana dan terus terang, keuntungan utama dari SOI adalah: berjalan lebih cepat dan mengkonsumsi lebih sedikit daya.SOI memiliki berbagai aplikasi di bidang yang membutuhkan kinerja frekuensi dan konsumsi daya yang sangat baikSeperti yang ditunjukkan di bawah ini, berdasarkan pangsa pasar SOI di berbagai bidang aplikasi, perangkat RF dan daya menyumbang sebagian besar pasar SOI.
Rekomendasi produk terkait
Silikon pada Insulator 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 Lapisan 0,4-3 Substrat Orientasi 100 111