Cos'è il SOI?

SOI, abbreviazione di Silicon-On-Insulator, è un processo di produzione di semiconduttori basato su materiali di substrato speciali. Dalla sua industrializzazione negli anni ’80, questa tecnologia è diventata un ramo importante dei processi di produzione avanzati di semiconduttori. Caratterizzato dalla sua esclusiva struttura composita a tre strati, il processo SOI rappresenta un significativo allontanamento dal tradizionale processo di silicio sfuso.

Composto da uno strato di dispositivo in silicio monocristallino, uno strato isolante di biossido di silicio (noto anche come strato di ossido sepolto, BOX) e un substrato di silicio, ilWafer SOIcrea un ambiente elettrico indipendente e stabile. Ogni strato svolge un ruolo distinto ma complementare nel garantire le prestazioni e l'affidabilità del wafer:

1.Lo strato superiore del dispositivo in silicio monocristallino, che solitamente ha uno spessore compreso tra 5 nm e 2 μm, funge da area centrale per la creazione di dispositivi attivi come i transistor. Il suo spessore ultrasottile è la base per prestazioni migliorate e miniaturizzazione del dispositivo.

2. La funzione principale dello strato di ossido sepolto centrale è ottenere l'isolamento elettrico. Lo strato BOX blocca efficacemente le connessioni elettriche tra lo strato del dispositivo e il substrato sottostante utilizzando meccanismi di isolamento sia fisici che chimici, con il suo spessore che varia tipicamente da 5 nm a 2 μm.

3. Per quanto riguarda il substrato inferiore di silicio, la sua funzione principale è quella di offrire robustezza strutturale e supporto meccanico stabile, che sono garanzie cruciali per l'affidabilità del wafer durante la produzione e gli usi successivi. In termini di spessore, generalmente rientra nell'intervallo compreso tra 200μm e 700μm.

Vantaggi del wafer SOI

1. Basso consumo energetico

La presenza dello strato isolante inWafer SOIriduce la corrente di dispersione e la capacità, contribuendo a ridurre il consumo energetico statico e dinamico del dispositivo.

2.Resistenza alle radiazioni

Lo strato isolante nei wafer SOI può proteggere efficacemente i raggi cosmici e le interferenze elettromagnetiche, evitando l'impatto di ambienti estremi sulla stabilità del dispositivo, consentendogli di operare stabilmente in campi speciali come l'industria aerospaziale e nucleare.

3.Eccellenti prestazioni ad alta frequenza

Il design dello strato isolante riduce significativamente gli effetti parassiti indesiderati causati dall'interazione tra il dispositivo e il substrato. La riduzione della capacità parassita riduce la latenza dei dispositivi SOI nell'elaborazione del segnale ad alta frequenza (come la comunicazione 5G), migliorando così l'efficienza operativa.

4. Flessibilità progettuale

Il substrato SOI è dotato di isolamento dielettrico intrinseco, eliminando la necessità di isolamento in trincea drogata, il che semplifica il processo di produzione e migliora la resa produttiva.

Applicazione della tecnologia SOI

1.Settore dell'elettronica di consumo: moduli front-end RF per smartphone (come i filtri 5G).

2. Campo dell'elettronica automobilistica: chip radar di livello automobilistico.

2. Campo dell'elettronica automobilistica: chip radar di livello automobilistico.

4. Campo dei dispositivi medici: sensori medici impiantabili, chip di monitoraggio a basso consumo.