SOI (Silicon-On-Insulator) wafererepræsenterer et specialiseret halvledermateriale med et ultratyndt siliciumlag dannet oven på et isolerende oxidlag. Denne unikke sandwichstruktur leverer betydelige forbedringer af ydeevnen for halvlederkomponenter.
Strukturel sammensætning:
Enhedslag (øverste silicium):
Tykkelsen spænder fra flere nanometer til mikrometer og fungerer som det aktive lag til fremstilling af transistorer.
Nedgravet oxidlag (ÆSKE):
Et isolerende lag af siliciumdioxid (0,05-15 μm tykt), der elektrisk isolerer komponentlaget fra substratet.
Basissubstrat:
Silicium i bulk (100-500 μm tykt), der yder mekanisk støtte.
I henhold til fremstillingsprocesteknologien kan de primære procesruter for SOI-siliciumskiver klassificeres som: SIMOX (oxygeninjektionsisoleringsteknologi), BESOI (bonding thinning-teknologi) og Smart Cut (intelligent stripningsteknologi).
SIMOX (Oxygen injection isolation technology) er en teknik, der involverer injektion af højenergiske iltioner i siliciumskiver for at danne et indlejret siliciumdioxidlag, som derefter udsættes for højtemperaturglødning for at reparere gitterdefekter. Kernen er direkte ion-iltinjektion for at danne et nedgravet iltlag.
BESOI (Bonding Thinning technology) involverer binding af to siliciumskiver og derefter tynding af den ene ved mekanisk slibning og kemisk ætsning for at danne en SOI-struktur. Kernen ligger i binding og tynding.
Smart Cut (Intelligent Exfoliation-teknologi) danner et eksfolieringslag gennem hydrogenioninjektion. Efter binding udføres varmebehandling for at eksfoliere siliciumskiven langs hydrogenionlaget og danne et ultratyndt siliciumlag. Kernen er hydrogeninjektionsstripping.
I øjeblikket findes der en anden teknologi kendt som SIMBOND (oxygen injection bonding technology), som blev udviklet af Xinao. Faktisk er det en metode, der kombinerer iltindsprøjtningsisolering og bindingsteknologier. I denne tekniske metode bruges den injicerede ilt som et fortyndende barrierelag, og det faktiske nedgravede iltlag er et termisk oxidationslag. Derfor forbedres parametre som ensartetheden af det øverste silicium og kvaliteten af det nedgravede iltlag samtidig.
SOI-siliciumwafere fremstillet ved forskellige tekniske ruter har forskellige ydeevneparametre og er egnede til forskellige anvendelsesscenarier.
Følgende er en oversigtstabel over de centrale fordele ved SOI-siliciumwafere, kombineret med deres tekniske egenskaber og faktiske anvendelsesscenarier. Sammenlignet med traditionelt bulksilicium har SOI betydelige fordele i forhold til hastighed og strømforbrug. (PS: Ydeevnen af 22nm FD-SOI er tæt på FinFET's, og omkostningerne er reduceret med 30%).
| Ydelsesfordel | Teknisk princip | Specifik manifestation | Typiske anvendelsesscenarier |
| Lav parasitisk kapacitans | Isoleringslag (BOX) blokerer ladningskobling mellem enhed og substrat | Skiftehastigheden steg med 15%-30%, strømforbruget reduceredes med 20%-50% | 5G RF, højfrekvente kommunikationschips |
| Reduceret lækstrøm | Isoleringslag undertrykker lækstrømsbaner | Lækstrøm reduceret med >90%, forlænget batterilevetid | IoT-enheder, Bærbar elektronik |
| Forbedret strålingshårdhed | Isolerende lag blokerer strålingsinduceret ladningsophobning | Strålingstolerance forbedret 3-5 gange, reducerede enkeltstående forstyrrelser | Rumfartøjer, udstyr til atomindustrien |
| Kortkanals effektkontrol | Tyndt siliciumlag reducerer elektrisk feltinterferens mellem drain og source | Forbedret tærskelspændingsstabilitet, optimeret subtærskelhældning | Avancerede nodelogikchips (<14nm) |
| Forbedret termisk styring | Isoleringslag reducerer varmeledningskobling | 30% mindre varmeophobning, 15-25°C lavere driftstemperatur | 3D-IC'er, bilelektronik |
| Højfrekvensoptimering | Reduceret parasitisk kapacitans og forbedret bærermobilitet | 20% lavere forsinkelse, understøtter >30 GHz signalbehandling | mmWave-kommunikation, satellitkommunikationschips |
| Øget designfleksibilitet | Ingen brønddoping nødvendig, understøtter backbiasing | 13%-20% færre procestrin, 40% højere integrationstæthed | Blandede signal-IC'er, sensorer |
| Fastlåst immunitet | Isoleringslag isolerer parasitiske PN-forbindelser | Tærsklen for låsestrøm øges til >100mA | Højspændingsapparater |
Kort sagt er de vigtigste fordele ved SOI: den kører hurtigt og er mere energieffektiv.
På grund af disse ydeevneegenskaber ved SOI har den brede anvendelser inden for områder, der kræver fremragende frekvensydelse og strømforbrug.
Som vist nedenfor, baseret på andelen af anvendelsesfelter svarende til SOI, kan det ses, at RF- og effektenheder tegner sig for langt størstedelen af SOI-markedet.
| Anvendelsesfelt | Markedsandel |
| RF-SOI (radiofrekvens) | 45% |
| Power SOI | 30% |
| FD-SOI (fuldt udtømt) | 15% |
| Optisk SOI | 8% |
| Sensor-SOI | 2% |
Med væksten i markeder som mobilkommunikation og autonom kørsel forventes SOI-siliciumwafere også at opretholde en vis vækstrate.
XKH, som en førende innovator inden for Silicon-On-Insulator (SOI) waferteknologi, leverer omfattende SOI-løsninger fra forskning og udvikling til volumenproduktion ved hjælp af brancheførende fremstillingsprocesser. Vores komplette portefølje omfatter 200 mm/300 mm SOI-wafere, der spænder over RF-SOI, Power-SOI og FD-SOI-varianter, med streng kvalitetskontrol, der sikrer exceptionel ydeevnekonsistens (tykkelsesensartethed inden for ±1,5%). Vi tilbyder skræddersyede løsninger med begravet oxidlag (BOX) fra 50 nm til 1,5 μm og forskellige resistivitetsspecifikationer for at opfylde specifikke krav. Ved at udnytte 15 års teknisk ekspertise og en robust global forsyningskæde leverer vi pålideligt SOI-substratmaterialer af høj kvalitet til førende halvlederproducenter verden over, hvilket muliggør banebrydende chipinnovationer inden for 5G-kommunikation, bilelektronik og kunstig intelligens-applikationer.
XKH's SOI-wafere:
Opslagstidspunkt: 24. april 2025