SOI چیست؟

SOI که مخفف عبارت Silicon-On-Insulator است، یک فرآیند تولید نیمه هادی است که بر اساس مواد زیرلایه خاصی است. از زمان صنعتی شدن آن در دهه 1980، این فناوری به شاخه مهمی از فرآیندهای پیشرفته تولید نیمه هادی تبدیل شده است. فرآیند SOI که با ساختار کامپوزیت سه لایه منحصر به فرد خود متمایز است، یک انحراف قابل توجه از فرآیند سیلیکون حجیم سنتی است.

متشکل از یک لایه دستگاه سیلیکونی تک کریستالی، یک لایه عایق دی اکسید سیلیکون (همچنین به عنوان لایه اکسید مدفون، BOX شناخته می شود)، و یک بستر سیلیکونی،مزایای ویفر SOIیک محیط الکتریکی مستقل و پایدار ایجاد می کند. هر لایه نقش متمایز و در عین حال مکملی را در تضمین عملکرد و قابلیت اطمینان ویفر ایفا می کند:

1. لایه بالای دستگاه سیلیکونی تک کریستالی که معمولاً ضخامتی بین 5 نانومتر تا 2 میکرومتر دارد، به عنوان منطقه مرکزی برای ایجاد دستگاه های فعال مانند ترانزیستورها عمل می کند. فوق العاده نازک بودن پایه ای برای بهبود عملکرد و کوچک سازی دستگاه است.

2. عملکرد اصلی لایه اکسید مدفون میانی دستیابی به عایق الکتریکی است. لایه BOX به طور موثر اتصالات الکتریکی بین لایه دستگاه و بستر زیر را با استفاده از مکانیسم‌های جداسازی فیزیکی و شیمیایی مسدود می‌کند و ضخامت آن معمولاً از 5 نانومتر تا 2 میکرومتر است.

3. با توجه به زیرلایه سیلیکونی زیرین، وظیفه اصلی آن ارائه استحکام ساختاری و پشتیبانی مکانیکی ثابت است که تضمینی حیاتی برای قابلیت اطمینان ویفر در طول تولید و استفاده های بعدی است. از نظر ضخامت، معمولاً در محدوده 200μm تا 700μm قرار می گیرد.

مزایای ویفر SOI

1. مصرف برق کم

وجود لایه عایق درویفرهای SOIجریان نشتی و ظرفیت خازن را کاهش می دهد و به کاهش مصرف برق استاتیکی و دینامیکی دستگاه کمک می کند.

2-مقاومت در برابر تشعشع

لایه عایق در ویفرهای SOI می تواند به طور موثری از پرتوهای کیهانی و تداخل الکترومغناطیسی محافظت کند و از تأثیر محیط های شدید بر پایداری دستگاه جلوگیری کند و آن را قادر می سازد تا در زمینه های خاص مانند هوافضا و صنایع هسته ای پایدار عمل کند.

3. عملکرد عالی با فرکانس بالا

لایه عایق در ویفرهای SOI می تواند به طور موثری از پرتوهای کیهانی و تداخل الکترومغناطیسی محافظت کند و از تأثیر محیط های شدید بر پایداری دستگاه جلوگیری کند و آن را قادر می سازد تا در زمینه های خاص مانند هوافضا و صنایع هسته ای پایدار عمل کند.

4-انعطاف پذیری در طراحی

زیرلایه SOI دارای عایق دی الکتریک ذاتی است که نیاز به جداسازی ترانشه دوپینگ را از بین می برد که فرآیند تولید را ساده می کند و بازده تولید را بهبود می بخشد.

کاربرد فناوری SOI

1. بخش لوازم الکترونیکی مصرفی: ماژول های جلویی RF برای گوشی های هوشمند (مانند فیلترهای 5G).

2. زمینه الکترونیک خودرو: تراشه رادار درجه یک خودرو.

3. هوافضا: تجهیزات ارتباطی ماهواره ای.

4. زمینه دستگاه پزشکی: حسگرهای پزشکی قابل کاشت، تراشه های نظارتی کم مصرف.