Oblies SOI (silici sobre aïllant)representen un material semiconductor especialitzat que presenta una capa de silici ultrafina formada sobre una capa d'òxid aïllant. Aquesta estructura sandvitx única ofereix millores significatives del rendiment dels dispositius semiconductors.
Composició estructural:
Capa del dispositiu (silici superior):
Gruix que va des de diversos nanòmetres fins a micròmetres, i serveix com a capa activa per a la fabricació de transistors.
Capa d'òxid enterrada (CAIXA):
Una capa aïllant de diòxid de silici (de 0,05 a 15 μm de gruix) que aïlla elèctricament la capa del dispositiu del substrat.
Substrat base:
Silici massiu (100-500 μm de gruix) que proporciona suport mecànic.
Segons la tecnologia del procés de preparació, les principals rutes de procés de les oblies de silici SOI es poden classificar com: SIMOX (tecnologia d'aïllament per injecció d'oxigen), BESOI (tecnologia d'aprimament d'unió) i Smart Cut (tecnologia de decapat intel·ligent).
SIMOX (tecnologia d'aïllament per injecció d'oxigen) és una tècnica que consisteix a injectar ions d'oxigen d'alta energia en oblies de silici per formar una capa incrustada de diòxid de silici, que després se sotmet a un recuit d'alta temperatura per reparar defectes de xarxa. El nucli s'injecta directament amb ions d'oxigen per formar una capa d'oxigen enterrada.
La tecnologia BESOI (Bonding Thinning) consisteix a unir dues oblies de silici i després aprimar-ne una mitjançant mòlta mecànica i gravat químic per formar una estructura SOI. El nucli rau en la unió i l'aprimament.
Smart Cut (tecnologia d'exfoliació intel·ligent) forma una capa d'exfoliació mitjançant la injecció d'ions d'hidrogen. Després de la unió, es realitza un tractament tèrmic per exfoliar la làmina de silici al llarg de la capa d'ions d'hidrogen, formant una capa de silici ultrafina. El nucli és un exfoliant per injecció d'hidrogen.
Actualment, hi ha una altra tecnologia coneguda com a SIMBOND (technologia d'unió per injecció d'oxigen), desenvolupada per Xinao. De fet, és una via que combina tecnologies d'aïllament i unió per injecció d'oxigen. En aquesta via tècnica, l'oxigen injectat s'utilitza com a capa de barrera d'aprimament, i la capa d'oxigen enterrada real és una capa d'oxidació tèrmica. Per tant, millora simultàniament paràmetres com la uniformitat del silici superior i la qualitat de la capa d'oxigen enterrada.
Les oblies de silici SOI fabricades per diferents vies tècniques tenen diferents paràmetres de rendiment i són adequades per a diferents escenaris d'aplicació.
A continuació es mostra una taula resum dels principals avantatges de rendiment de les oblies de silici SOI, combinades amb les seves característiques tècniques i els escenaris d'aplicació reals. En comparació amb el silici tradicional a granel, el SOI té avantatges significatius en l'equilibri entre velocitat i consum d'energia. (PD: El rendiment del FD-SOI de 22 nm és proper al del FinFET i el cost es redueix en un 30%).
| Avantatge de rendiment | Principi tècnic | Manifestació específica | Escenaris d'aplicació típics |
| Baixa capacitat paràsita | La capa aïllant (BOX) bloqueja l'acoblament de càrrega entre el dispositiu i el substrat | La velocitat de commutació va augmentar entre un 15% i un 30%, i el consum d'energia va reduir-se entre un 20% i un 50% | 5G RF, xips de comunicació d'alta freqüència |
| Corrent de fuita reduït | La capa aïllant suprimeix les vies de corrent de fuita | Corrent de fuita reduït en >90%, durada de la bateria més llarga | Dispositius IoT, electrònica portable |
| Duresa a la radiació millorada | La capa aïllant bloqueja l'acumulació de càrrega induïda per la radiació | Tolerància a la radiació millorada de 3 a 5 vegades, reducció de les alteracions per esdeveniment únic | Naus espacials, equips de la indústria nuclear |
| Control d'efectes de canal curt | Una fina capa de silici redueix la interferència del camp elèctric entre el drenador i la font | Estabilitat de voltatge llindar millorada, pendent subterrani optimitzat | Xips lògics de node avançats (<14nm) |
| Gestió tèrmica millorada | La capa aïllant redueix l'acoblament de conducció tèrmica | 30% menys d'acumulació de calor, temperatura de funcionament 15-25 °C més baixa | Circuits integrats 3D, electrònica d'automoció |
| Optimització d'alta freqüència | Capacitància parasitària reduïda i mobilitat de portadors millorada | un 20% menys de retard, admet el processament de senyals >30 GHz | Comunicació mmWave, xips de comunicació per satèl·lit |
| Major flexibilitat de disseny | No cal dopatge de pou, admet la polarització inversa | 13%-20% menys de passos de procés, 40% més de densitat d'integració | Circuits integrats de senyal mixt, sensors |
| Immunitat de retenció | La capa aïllant aïlla les unions PN paràsites | Llindar de corrent de bloqueig augmentat a >100mA | Dispositius d'alimentació d'alta tensió |
En resum, els principals avantatges del SOI són: funciona ràpidament i és més eficient energèticament.
A causa d'aquestes característiques de rendiment del SOI, té àmplies aplicacions en camps que requereixen un excel·lent rendiment de freqüència i consum d'energia.
Com es mostra a continuació, basant-se en la proporció de camps d'aplicació corresponents a SOI, es pot veure que els dispositius de RF i d'alimentació representen la gran majoria del mercat de SOI.
| Camp d'aplicació | Quota de mercat |
| RF-SOI (Radiofreqüència) | 45% |
| SOI de potència | 30% |
| FD-SOI (Totalment esgotat) | 15% |
| SOI òptic | 8% |
| Sensor SOI | 2% |
Amb el creixement de mercats com la comunicació mòbil i la conducció autònoma, també s'espera que les oblies de silici SOI mantinguin una certa taxa de creixement.
XKH, com a empresa innovadora líder en tecnologia d'oblies de silici sobre aïllant (SOI), ofereix solucions SOI completes, des de R+D fins a la producció en volum, utilitzant processos de fabricació líders en la indústria. La nostra cartera completa inclou oblies SOI de 200 mm/300 mm que abasten les variants RF-SOI, Power-SOI i FD-SOI, amb un control de qualitat rigorós que garanteix una consistència de rendiment excepcional (uniformitat de gruix dins de ±1,5%). Oferim solucions personalitzades amb gruixos de capa d'òxid enterrat (BOX) que van des de 50 nm fins a 1,5 μm i diverses especificacions de resistivitat per satisfer requisits específics. Aprofitant 15 anys d'experiència tècnica i una robusta cadena de subministrament global, proporcionem de manera fiable materials de substrat SOI d'alta qualitat als principals fabricants de semiconductors de tot el món, permetent innovacions de xips d'avantguarda en comunicacions 5G, electrònica d'automoció i aplicacions d'intel·ligència artificial.
XKH's Oblies SOI:
Data de publicació: 24 d'abril de 2025