Mga wafer na SOI (Silicon-On-Insulator)ay kumakatawan sa isang espesyalisadong materyal na semiconductor na nagtatampok ng isang ultra-thin silicon layer na nabuo sa ibabaw ng isang insulating oxide layer. Ang natatanging sandwich structure na ito ay naghahatid ng mga makabuluhang pagpapahusay sa pagganap para sa mga semiconductor device.
Komposisyon ng Istruktura:
Patong ng Aparato (Itaas na Silikon):
Ang kapal ay mula sa ilang nanometer hanggang micrometer, na nagsisilbing aktibong layer para sa paggawa ng transistor.
Nakabaong Layer ng Oksido (KAHON):
Isang silicon dioxide insulating layer (0.05-15μm ang kapal) na elektrikal na naghihiwalay sa layer ng device mula sa substrate.
Base Substrate:
Bulk silicon (100-500μm ang kapal) na nagbibigay ng mekanikal na suporta.
Ayon sa teknolohiya ng proseso ng paghahanda, ang mga pangunahing ruta ng proseso ng mga SOI silicon wafer ay maaaring uriin bilang: SIMOX (teknolohiya ng paghihiwalay ng iniksyon ng oxygen), BESOI (teknolohiya ng pagnipis ng bonding), at Smart Cut (teknolohiya ng matalinong pagtanggal).
Ang SIMOX (Oxygen injection isolation technology) ay isang pamamaraan na kinabibilangan ng pag-iniksyon ng mga high-energy oxygen ion sa mga silicon wafer upang bumuo ng isang naka-embed na layer ng silicon dioxide, na pagkatapos ay isinasailalim sa high-temperature annealing upang ayusin ang mga depekto sa lattice. Ang core ay direktang iniiniksyon ng ion oxygen upang bumuo ng nakabaong layer ng oxygen.
Ang BESOI (Bonding Thinning technology) ay nagsasangkot ng pagdidikit ng dalawang silicon wafer at pagkatapos ay pagnipis ng isa sa mga ito sa pamamagitan ng mekanikal na paggiling at kemikal na pag-ukit upang bumuo ng isang istrukturang SOI. Ang core ay nakasalalay sa pagdidikit at pagnipis.
Ang Smart Cut (Intelligent Exfoliation technology) ay bumubuo ng exfoliation layer sa pamamagitan ng hydrogen ion injection. Pagkatapos ng bonding, isinasagawa ang heat treatment upang ma-exfoliate ang silicon wafer sa kahabaan ng hydrogen ion layer, na bumubuo ng isang ultra-thin silicon layer. Ang core ay hydrogen injection stripping.
Sa kasalukuyan, may isa pang teknolohiya na kilala bilang SIMBOND (oxygen injection bonding technology), na binuo ng Xinao. Sa katunayan, ito ay isang ruta na pinagsasama ang mga teknolohiya ng oxygen injection isolation at bonding. Sa teknikal na rutang ito, ang iniksyon na oxygen ay ginagamit bilang isang thinning barrier layer, at ang aktwal na nakabaong oxygen layer ay isang thermal oxidation layer. Samakatuwid, sabay nitong pinapabuti ang mga parameter tulad ng pagkakapareho ng ibabaw na silicon at ang kalidad ng nakabaong oxygen layer.
Ang mga SOI silicon wafer na ginawa gamit ang iba't ibang teknikal na ruta ay may iba't ibang parametro ng pagganap at angkop para sa iba't ibang senaryo ng aplikasyon.
Ang sumusunod ay isang buod na talahanayan ng mga pangunahing bentahe sa pagganap ng mga SOI silicon wafer, kasama ang kanilang mga teknikal na katangian at aktwal na mga senaryo ng aplikasyon. Kung ikukumpara sa tradisyonal na bulk silicon, ang SOI ay may mga makabuluhang bentahe sa balanse ng bilis at pagkonsumo ng kuryente. (PS: Ang pagganap ng 22nm FD-SOI ay malapit sa FinFET, at ang gastos ay nababawasan ng 30%.)
| Kalamangan sa Pagganap | Teknikal na Prinsipyo | Tiyak na Manipestasyon | Mga Karaniwang Senaryo ng Aplikasyon |
| Mababang Kapasidad ng Parasitiko | Hinaharangan ng insulating layer (BOX) ang charge coupling sa pagitan ng device at substrate | Ang bilis ng paglipat ay tumaas ng 15%-30%, ang pagkonsumo ng kuryente ay nabawasan ng 20%-50% | 5G RF, Mga chip ng komunikasyon na may mataas na dalas |
| Nabawasang Agos ng Tagas | Pinipigilan ng insulating layer ang mga daanan ng leakage current | Nabawasan ang leakage current ng >90%, mas matagal na buhay ng baterya | Mga aparatong IoT, Mga elektronikong maaaring isuot |
| Pinahusay na Katigasan ng Radiation | Hinaharangan ng insulating layer ang akumulasyon ng karga na dulot ng radiation | Bumuti nang 3-5 beses ang tolerance sa radiation, nabawasan ang mga single-event upsets | Sasakyang pangkalawakan, Kagamitan sa industriya ng nukleyar |
| Kontrol ng Epekto ng Maikling Channel | Binabawasan ng manipis na silicon layer ang interference ng electric field sa pagitan ng drain at source | Pinahusay na katatagan ng boltahe ng threshold, na-optimize na subthreshold slope | Mga advanced na node logic chip (<14nm) |
| Pinahusay na Pamamahala ng Thermal | Binabawasan ng insulating layer ang thermal conduction coupling | 30% na mas kaunting akumulasyon ng init, 15-25°C na mas mababang temperatura ng pagpapatakbo | Mga 3D IC, Elektroniks ng Sasakyan |
| Pag-optimize ng Mataas na Dalas | Nabawasan ang kapasidad ng parasito at pinahusay na kadaliang kumilos ng carrier | 20% na mas mababang pagkaantala, sumusuporta sa pagproseso ng signal na >30GHz | Komunikasyon ng mmWave, Mga chip ng komunikasyon ng satellite |
| Nadagdagang Kakayahang umangkop sa Disenyo | Hindi kailangan ng well doping, sumusuporta sa back biasing | 13%-20% mas kaunting mga hakbang sa proseso, 40% mas mataas na densidad ng integrasyon | Mga IC na may Halo-halong Signal, Mga Sensor |
| Kaligtasan sa Sakit na Naka-latch-up | Ang insulating layer ay naghihiwalay sa mga parasitic PN junction | Ang limitasyon ng kasalukuyang latch-up ay tumaas sa >100mA | Mga aparatong may mataas na boltahe |
Bilang buod, ang mga pangunahing bentahe ng SOI ay: mabilis itong tumakbo at mas matipid sa kuryente.
Dahil sa mga katangiang ito ng pagganap ng SOI, malawak ang aplikasyon nito sa mga larangang nangangailangan ng mahusay na pagganap ng frequency at pagganap sa pagkonsumo ng kuryente.
Gaya ng ipinapakita sa ibaba, batay sa proporsyon ng mga application field na katumbas ng SOI, makikita na ang mga RF at power device ang bumubuo sa karamihan ng merkado ng SOI.
| Patlang ng Aplikasyon | Bahagi sa Merkado |
| RF-SOI (Dalas ng Radyo) | 45% |
| Power SOI | 30% |
| FD-SOI (Ganap na Naubos) | 15% |
| Optical SOI | 8% |
| Sensor SOI | 2% |
Kasabay ng paglago ng mga merkado tulad ng mobile communication at autonomous driving, inaasahang mapapanatili rin ng mga SOI silicon wafer ang isang tiyak na antas ng paglago.
Ang XKH, bilang nangungunang innovator sa teknolohiya ng Silicon-On-Insulator (SOI) wafer, ay naghahatid ng komprehensibong mga solusyon sa SOI mula sa R&D hanggang sa volume production gamit ang mga nangungunang proseso sa pagmamanupaktura sa industriya. Kasama sa aming kumpletong portfolio ang 200mm/300mm SOI wafers na sumasaklaw sa mga variant ng RF-SOI, Power-SOI at FD-SOI, na may mahigpit na kontrol sa kalidad na tinitiyak ang pambihirang pagkakapare-pareho ng pagganap (pagkakapareho ng kapal sa loob ng ±1.5%). Nag-aalok kami ng mga customized na solusyon na may kapal ng buried oxide (BOX) layer mula 50nm hanggang 1.5μm at iba't ibang mga detalye ng resistivity upang matugunan ang mga partikular na kinakailangan. Gamit ang 15 taon ng teknikal na kadalubhasaan at isang matibay na pandaigdigang supply chain, maaasahan kaming nagbibigay ng mga de-kalidad na materyales ng SOI substrate sa mga nangungunang tagagawa ng semiconductor sa buong mundo, na nagbibigay-daan sa mga makabagong inobasyon sa chip sa 5G communications, automotive electronics, at mga aplikasyon ng artificial intelligence.
XKH'mga SOI wafer:
Oras ng pag-post: Abril-24-2025