Obleas SOI (silicio sobre illante)representan un material semicondutor especializado que presenta unha capa de silicio ultrafina formada sobre unha capa de óxido illante. Esta estrutura sándwich única ofrece melloras significativas no rendemento dos dispositivos semicondutores.
Composición estrutural:
Capa do dispositivo (silicio superior):
Cun grosor que varía dende varios nanómetros ata micrómetros, servindo como capa activa para a fabricación de transistores.
Capa de óxido enterrada (CAIXA):
Unha capa illante de dióxido de silicio (de 0,05 a 15 μm de grosor) que illa electricamente a capa do dispositivo do substrato.
Substrato base:
Silicio a granel (de 100 a 500 μm de grosor) que proporciona soporte mecánico.
Segundo a tecnoloxía do proceso de preparación, as principais rutas de proceso das obleas de silicio SOI pódense clasificar como: SIMOX (tecnoloxía de illamento por inxección de osíxeno), BESOI (tecnoloxía de adelgazamento de unión) e Smart Cut (tecnoloxía de desprendimento intelixente).
SIMOX (tecnoloxía de illamento por inxección de osíxeno) é unha técnica que consiste en inxectar ións de osíxeno de alta enerxía en obleas de silicio para formar unha capa incrustada de dióxido de silicio, que logo se somete a un recocido a alta temperatura para reparar defectos da rede. O núcleo recibe inxección directa de osíxeno por ións para formar unha capa de osíxeno enterrada.
A tecnoloxía BESOI (Bonding Thinning) consiste en unir dúas obleas de silicio e logo adelgazar unha delas mediante moenda mecánica e gravado químico para formar unha estrutura SOI. O núcleo reside na unión e o adelgamento.
Smart Cut (tecnoloxía de exfoliación intelixente) forma unha capa de exfoliación mediante a inxección de ións de hidróxeno. Despois da unión, realízase un tratamento térmico para exfoliar a oblea de silicio ao longo da capa de ións de hidróxeno, formando unha capa de silicio ultrafina. O núcleo está desprendido mediante inxección de hidróxeno.
Actualmente, existe outra tecnoloxía coñecida como SIMBOND (tecnoloxía de unión por inxección de osíxeno), desenvolvida por Xinao. De feito, trátase dunha vía que combina tecnoloxías de illamento e unión por inxección de osíxeno. Nesta vía técnica, o osíxeno inxectado utilízase como unha capa de barreira de adelgazamento, e a capa de osíxeno enterrada real é unha capa de oxidación térmica. Polo tanto, mellora simultaneamente parámetros como a uniformidade do silicio superior e a calidade da capa de osíxeno enterrada.
As obleas de silicio SOI fabricadas por diferentes vías técnicas teñen diferentes parámetros de rendemento e son axeitadas para diferentes escenarios de aplicación.
A continuación móstrase unha táboa resumida das principais vantaxes de rendemento das obleas de silicio SOI, combinadas coas súas características técnicas e escenarios de aplicación reais. En comparación co silicio a granel tradicional, o SOI ten vantaxes significativas no equilibrio entre velocidade e consumo de enerxía. (PD: O rendemento do FD-SOI de 22 nm é similar ao do FinFET e o custo redúcese nun 30 %).
| Vantaxe de rendemento | Principio técnico | Manifestación específica | Escenarios de aplicación típicos |
| Baixa capacitancia parasitaria | A capa illante (BOX) bloquea o acoplamento de carga entre o dispositivo e o substrato | A velocidade de conmutación aumentou entre un 15 % e un 30 %, e o consumo de enerxía reduciuse entre un 20 % e un 50 % | 5G RF, chips de comunicación de alta frecuencia |
| Corrente de fuga reducida | A capa illante suprime as vías de corrente de fuga | Corrente de fuga reducida en >90 %, duración da batería prolongada | Dispositivos IoT, electrónica vestible |
| Dureza á radiación mellorada | A capa illante bloquea a acumulación de carga inducida pola radiación | Tolerancia á radiación mellorada de 3 a 5 veces, redución das alteracións por evento único | Naves espaciais, equipamento da industria nuclear |
| Control de efectos de canle curta | Unha fina capa de silicio reduce a interferencia do campo eléctrico entre o dreno e a fonte | Mellora da estabilidade da tensión limiar, pendente sublimiar optimizada | Chips lóxicos de nodos avanzados (<14 nm) |
| Mellora da xestión térmica | A capa illante reduce o acoplamento da condución térmica | 30 % menos de acumulación de calor, temperatura de funcionamento 15-25 °C máis baixa | Circuitos integrados 3D, electrónica automotriz |
| Optimización de alta frecuencia | Capacitancia parasitaria reducida e mobilidade de portadores mellorada | un 20 % menos de atraso, admite procesamento de sinal >30 GHz | Comunicación mmWave, chips de comunicación por satélite |
| Maior flexibilidade de deseño | Non se require dopaxe de pozos, admite a polarización inversa | 13 %-20 % menos de pasos de proceso, 40 % máis densidade de integración | Circuitos integrados de sinal mixto, sensores |
| Inmunidade de retención | A capa illante illa as unións PN parasitas | O limiar de corrente de retención aumentou a >100 mA | Dispositivos de alimentación de alta tensión |
En resumo, as principais vantaxes do SOI son: funciona rápido e ten unha maior eficiencia enerxética.
Debido a estas características de rendemento do SOI, ten amplas aplicacións en campos que requiren un excelente rendemento de frecuencia e consumo de enerxía.
Como se mostra a continuación, en función da proporción de campos de aplicación correspondentes a SOI, pódese observar que os dispositivos de RF e de potencia representan a gran maioría do mercado de SOI.
| Campo de aplicación | Cota de mercado |
| RF-SOI (Radiofrecuencia) | 45% |
| SOI de enerxía | 30% |
| FD-SOI (Totalmente esgotado) | 15% |
| SOI óptico | 8% |
| Sensor SOI | 2% |
Co crecemento de mercados como a comunicación móbil e a condución autónoma, espérase que as obleas de silicio SOI manteñan tamén unha certa taxa de crecemento.
XKH, como empresa innovadora líder na tecnoloxía de obleas de silicio sobre illante (SOI), ofrece solucións SOI completas, desde I+D ata a produción en volume, utilizando procesos de fabricación líderes na industria. A nosa carteira completa inclúe obleas SOI de 200 mm/300 mm que abarcan variantes RF-SOI, Power-SOI e FD-SOI, cun rigoroso control de calidade que garante unha consistencia de rendemento excepcional (uniformidade de espesor dentro de ±1,5 %). Ofrecemos solucións personalizadas con espesores de capa de óxido enterrado (BOX) que van desde os 50 nm ata os 1,5 μm e varias especificacións de resistividade para cumprir requisitos específicos. Aproveitando 15 anos de experiencia técnica e unha robusta cadea de subministración global, proporcionamos de forma fiable materiais de substrato SOI de alta calidade aos principais fabricantes de semicondutores de todo o mundo, o que permite innovacións de chips de vangarda en comunicacións 5G, electrónica automotriz e aplicacións de intelixencia artificial.
XKH'Obleas SOI:
Data de publicación: 24 de abril de 2025