פרוסות סיליקון על מבודד (SOI)מייצגים חומר מוליך למחצה ייעודי הכולל שכבת סיליקון דקה במיוחד הנוצרת על גבי שכבת תחמוצת מבודדת. מבנה סנדוויץ' ייחודי זה מספק שיפורי ביצועים משמעותיים עבור התקני מוליכים למחצה.
הרכב מבני:
שכבת התקן (סיליקון עליון):
עובי הנע בין כמה ננומטרים למיקרומטרים, המשמש כשכבה פעילה לייצור טרנזיסטורים.
שכבת תחמוצת קבורה (קופסה):
שכבת בידוד סיליקון דיאוקסיד (בעובי 0.05-15 מיקרומטר) המבודדת חשמלית את שכבת ההתקן מהמצע.
מצע בסיס:
סיליקון בתפזורת (עובי 100-500 מיקרומטר) המספק תמיכה מכנית.
על פי טכנולוגיית תהליך ההכנה, ניתן לסווג את מסלולי התהליך המרכזיים של פרוסות סיליקון SOI כ: SIMOX (טכנולוגיית בידוד הזרקת חמצן), BESOI (טכנולוגיית דילול קשרים) ו-Smart Cut (טכנולוגיית הסרת סיליקון חכמה).
SIMOX (טכנולוגיית בידוד הזרקת חמצן) היא טכניקה הכוללת הזרקת יוני חמצן בעלי אנרגיה גבוהה לתוך פרוסות סיליקון ליצירת שכבה משובצת בסיליקון דו-חמצני, אשר לאחר מכן עוברת חישול בטמפרטורה גבוהה לתיקון פגמי סריג. הליבה היא הזרקת יוני חמצן ישירה ליצירת שכבת חמצן קבורה.
BESOI (טכנולוגיית דילול קשרים) כוללת חיבור של שני פרוסות סיליקון ולאחר מכן דילול של אחד מהם באמצעות טחינה מכנית וחריטה כימית ליצירת מבנה SOI. הליבה טמונה בהדבקה ובדילול.
Smart Cut (טכנולוגיית פילינג חכמה) יוצר שכבת קילוף באמצעות הזרקת יוני מימן. לאחר ההדבקה, מתבצע טיפול בחום כדי לקלף את פרוסת הסיליקון לאורך שכבת יוני המימן, ויוצר שכבת סיליקון דקה במיוחד. הליבה היא הזרקת מימן.
כיום, קיימת טכנולוגיה נוספת המכונה SIMBOND (טכנולוגיית הזרקת חמצן), אשר פותחה על ידי חברת Xinao. למעשה, זהו מסלול המשלב טכנולוגיות בידוד והדבקה של הזרקת חמצן. במסלול טכני זה, החמצן המוזרק משמש כשכבת מחסום דילול, ושכבת החמצן הקבורה בפועל היא שכבת חמצון תרמית. לכן, זה משפר בו זמנית פרמטרים כמו אחידות הסיליקון העליון ואיכות שכבת החמצן הקבורה.
פרוסות סיליקון SOI המיוצרות בדרכים טכניות שונות בעלות פרמטרי ביצועים שונים והן מתאימות לתרחישי יישום שונים.
להלן טבלת סיכום של יתרונות הביצועים המרכזיים של פרוסות סיליקון SOI, בשילוב עם התכונות הטכניות שלהם ותרחישי היישום בפועל. בהשוואה לסיליקון בתפזורת מסורתי, ל-SOI יש יתרונות משמעותיים באיזון בין מהירות וצריכת חשמל. (נ.ב.: הביצועים של 22nm FD-SOI קרובים לאלה של FinFET, והעלות מופחתת ב-30%).
| יתרון ביצועים | עיקרון טכני | ביטוי ספציפי | תרחישי יישום אופייניים |
| קיבולת טפילית נמוכה | שכבת בידוד (BOX) חוסמת צימוד מטען בין המכשיר למצע | מהירות המיתוג גדלה ב-15%-30%, צריכת החשמל פחתה ב-20%-50% | 5G RF, שבבי תקשורת בתדר גבוה |
| זרם דליפה מופחת | שכבת בידוד מדכאת נתיבי זרם דליפה | זרם דליפה מופחת ב->90%, חיי סוללה ארוכים יותר | מכשירי IoT, אלקטרוניקה לבישה |
| קשיות קרינה משופרת | שכבת בידוד חוסמת הצטברות מטען הנגרמת על ידי קרינה | סבילות לקרינה השתפרה פי 3-5, הפחיתה הפרעות של אירוע בודד | חלליות, ציוד לתעשייה הגרעינית |
| בקרת אפקטים קצרי ערוצים | שכבת סיליקון דקה מפחיתה הפרעות שדה חשמלי בין הניקוז למקור | יציבות מתח סף משופרת, שיפוע תת-סף אופטימלי | שבבי לוגיקה מתקדמים של צומת (<14nm) |
| ניהול תרמי משופר | שכבת בידוד מפחיתה צימוד הולכה תרמית | 30% פחות הצטברות חום, טמפרטורת הפעלה נמוכה יותר ב-15-25°C | מעגלים משולבים תלת-ממדיים, אלקטרוניקה לרכב |
| אופטימיזציה של תדרים גבוהים | קיבולת טפילית מופחתת וניידות נושאת משופרת | השהייה נמוכה ב-20%, תומך בעיבוד אותות >30GHz | תקשורת גלים mm, שבבי תקשורת לוויינית |
| גמישות עיצוב מוגברת | אין צורך בסימום טוב, תומך בהטיה לאחור | 13%-20% פחות שלבי תהליך, צפיפות אינטגרציה גבוהה יותר ב-40% | מעגלים משולבים של אותות מעורבים, חיישנים |
| חסינות נצמדת | שכבת בידוד מבודדת צמתים טפיליים PN | סף זרם הנעילה עלה ל->100mA | התקני חשמל במתח גבוה |
לסיכום, היתרונות העיקריים של SOI הם: הוא פועל מהר וחסכוני יותר באנרגיה.
בשל מאפייני ביצועים אלה של SOI, יש לו יישומים רחבים בתחומים הדורשים ביצועי תדר וביצועי צריכת חשמל מעולים.
כפי שמוצג להלן, בהתבסס על שיעור תחומי היישומים התואמים ל-SOI, ניתן לראות כי התקני RF והספק מהווים את הרוב המכריע של שוק ה-SOI.
| שדה יישום | נֶתַח שׁוּק |
| RF-SOI (תדר רדיו) | 45% |
| SOI של צריכת חשמל | 30% |
| FD-SOI (מדולדל לחלוטין) | 15% |
| SOI אופטי | 8% |
| חיישן SOI | 2% |
עם צמיחתם של שווקים כמו תקשורת סלולרית ונהיגה אוטונומית, צפויים גם פרוסות סיליקון SOI לשמור על קצב צמיחה מסוים.
XKH, כחדשנית מובילה בטכנולוגיית פרוסות סיליקון-על-מבודד (SOI), מספקת פתרונות SOI מקיפים, החל ממחקר ופיתוח ועד לייצור בנפח גדול, תוך שימוש בתהליכי ייצור מובילים בתעשייה. תיק המוצרים המלא שלנו כולל פרוסות SOI בגודל 200 מ"מ/300 מ"מ המשתרעות על פני גרסאות RF-SOI, Power-SOI ו-FD-SOI, עם בקרת איכות קפדנית המבטיחה עקביות ביצועים יוצאת דופן (אחידות עובי בטווח של ±1.5%). אנו מציעים פתרונות מותאמים אישית עם עובי שכבת תחמוצת קבורה (BOX) הנע בין 50 ננומטר ל-1.5 מיקרומטר ומפרטי התנגדות שונים כדי לעמוד בדרישות ספציפיות. תוך מינוף 15 שנות מומחיות טכנית ושרשרת אספקה עולמית חזקה, אנו מספקים באופן אמין חומרי מצע SOI באיכות גבוהה ליצרני מוליכים למחצה מובילים ברחבי העולם, ומאפשרים חידושים מתקדמים בתחום השבבים בתקשורת 5G, אלקטרוניקה לרכב ויישומי בינה מלאכותית.
XKH'פרוסות SOI:
זמן פרסום: 24 באפריל 2025