El flujo de proceso de la oblea SOI (Silicon On Insulator).
April 21, 2025
El flujo de proceso de la oblea SOI (Silicon On Insulator).
Oferta de SOI (silício en aislante)Es un material semiconductor que forma una capa de silicio ultrafina sobre una capa aislante mediante un proceso especial.
ElEn el caso de los países de la UEla oblea consta de tres capas:
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Silicio superior (capa del dispositivo): El grosor varía de decenas de nanómetros a varios micrómetros, utilizado para la fabricación de transistores y otros dispositivos.
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Óxido enterrado (CASA): La capa aislante media de dióxido de silicio (de espesor aproximado de 0,05-15 μm) aísla la capa del dispositivo del sustrato, reduciendo los efectos parasitarios.
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Substrato de silicio: La capa inferior de silicio (de espesor 100-500 μm) proporciona un soporte mecánico.
De acuerdo con la tecnología del proceso de fabricación, las principales vías de proceso de las obleas SOI se pueden clasificar en: SIMOX (Separación por implantación de oxígeno), BESOI (Enlace y grabado de SOI),y Smart Cut (tecnología de separación inteligente).
SIMOX (Separación por implantación de oxígeno) consiste en implantar iones de oxígeno de alta energía en una oblea de silicio para formar una capa de dióxido de silicio enterrada,seguido de recocido a alta temperatura para reparar los defectos de la redEl núcleo de este proceso es la implantación directa de iones de oxígeno para formar la capa de óxido enterrada.
En el caso de las empresas de la Unión Europea (Enlace y grabado de SOIEl proceso consiste en unir dos obleas de silicio y, a continuación, adelgazar una de ellas mediante molienda mecánica y grabado químico para formar la estructura de SOI.
La tecnología Smart Cut consiste en implantar iones de hidrógeno para formar una capa de separación.que da lugar a una capa de silicio ultrafinaEl núcleo de este proceso es la implantación y separación de hidrógeno.
En la actualidad, existe otra tecnología llamada SIMBOND (Tecnología de Enlace de Implantación de Oxigeno), desarrollada por Soitec.Esta tecnología es esencialmente un proceso que combina tanto el aislamiento de implantación de oxígeno y técnicas de uniónEn este proceso, el oxígeno implantado sirve como una barrera de adelgazamiento, mientras que la capa de óxido enterrada es una capa de óxido cultivada térmicamente.mejora simultáneamente parámetros como la uniformidad de la capa superior de silicio y la calidad de la capa de óxido enterrada..
Las obleas SOI fabricadas mediante diferentes vías tecnológicas tienen diferentes parámetros de rendimiento, por lo que son adecuadas para diversos escenarios de aplicación.
| Tecnología | Rango de espesor de la capa superior | espesor de la capa de óxido enterrada | Uniformidad (±) | El coste | Áreas de aplicación |
| Simox | 0.5-20um | 0.3-4m | 0.5um | Mediano-alto | Dispositivos de energía, circuitos modelo |
| El BSOI | 1-200um | 0.3-4um | 250 nm | Bajo | Electrónica automotriz, fotónica |
| Cortado inteligente | 0.075-1.5um | 0.05-3um | 12.5nm | Mediano | 5G frecuencia, chips de onda milimétrica |
| - Sí, sí, sí. | 0.075-3um | 0.05-3um | 12.5nm | En alto. | Dispositivos de gama alta, filtros |
A continuación se presenta una tabla resumida de las principales ventajas de rendimiento de las obleas SOI, combinando sus características técnicas y sus escenarios de aplicación práctica.El SOI ofrece ventajas significativas en el equilibrio velocidad-consumo de energía. (PS: El rendimiento de 22nm FD-SOI es cercano a FinFET, con una reducción de costes del 30%.)
| Ventajas de rendimiento | Ruta de la tecnología | Rendimiento específico | Áreas de aplicación típicas |
| Bajo consumo de energía | Aislamiento de óxido enterrado (BOX) | Encendido a 15% ~ 30%, consumo de energía 20% ~ 50% | Estaciones base 5G, circuitos integrados de alta velocidad |
| Alta tensión de ruptura | Dispositivo de alta tensión de ruptura | Alta tensión de ruptura, hasta un 90% o más, vida útil prolongada | Modulos de energía, dispositivos de alto voltaje |
| Alta conductividad térmica | Dispositivo de alta conductividad térmica | Resistencia térmica 3-5 veces más baja, resistencia térmica reducida | Dispositivos de disipación de calor, chips de alto rendimiento |
| Alta compatibilidad electromagnética | Dispositivo de alta compatibilidad electromagnética | Resistente a las interferencias electromagnéticas externas | Aparatos electrónicos sensibles a las interferencias electromagnéticas |
| Resistencia a altas temperaturas | Resistencia a altas temperaturas | Resistencia térmica superior al 30%, temperatura de trabajo de 15 a 25 °C | CPU de 14nm, luces LED, sistemas de energía |
| Excelente flexibilidad de diseño | Excelente flexibilidad de diseño | No hay un proceso de montaje adicional, reduce la complejidad | Dispositivos de alta precisión, sensores de potencia |
| Excelente rendimiento eléctrico | Excelente rendimiento eléctrico | El rendimiento eléctrico alcanza los 100mA | Vehículos eléctricos, células solares |
En resumen, las principales ventajas del SOI son: es más rápido y consume menos energía.El SOI tiene una amplia gama de aplicaciones en campos que requieren un excelente rendimiento de frecuencia y consumo de energíaComo se muestra a continuación, basándose en la cuota de mercado de los SOI en varios campos de aplicación, los dispositivos de RF y de potencia representan la gran mayoría del mercado de los SOI.
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