Огляд підкладок SOI

Підкладка SOI (Silicon-On-Insulator) — це структура, в якій ізоляційний шар оксиду кремнію (SiO2) розміщено між верхнім шаром кремнію такремнієва підкладка, а інтегральні схеми виготовляються на верхньому тонкому шарі кремнію. Ця технологія використання матеріалів КНІ для виготовлення інтегральних схем називається технологією КНІ.

Три основні технології виготовлення підкладки КНІ

1. Розділення за допомогою імплантованого кисню (SIMOX)

2. Склеювання та травлення зворотної сторони SOI (BESOI)

3. Технологія Smart-cut.

Переваги підкладки SOI

1. Низький струм витоку підкладки

Наявність ізоляційного шару SiO2 ефективно ізолює транзистор від кремнієвої підкладки, що лежить під ним. Ця ізоляція зменшує небажаний струм від активного шару до підкладки. Струм витоку зростає з температурою, що значно підвищує надійність мікросхеми в середовищі з високими температурами.

2. Зменшена паразитна ємність

Через наявність паразитної ємності при передачі сигналу неминуче виникають додаткові затримки. Використання матеріалів КНІ для зменшення цих паразитних ємностей є звичайною практикою у високошвидкісних чи малопотужних мікросхемах. У порівнянні зі звичайними чіпами, виготовленими з використанням процесів CMOS, чіпи SOI можуть досягати на 15% вищої швидкості та на 20% нижчого енергоспоживання.

3. Шумоізоляція

У додатках зі змішаним сигналом електричний шум, створюваний цифровими схемами, може заважати аналоговим або радіочастотним (РЧ) схемам, що призведе до зниження загальної продуктивності системи. Ізоляційний шар SiO2 у структурі SOI ізолює шар активного кремнію від підкладки, забезпечуючи таким чином властиву шумоізоляцію. Це означає, що шуму, створюваному цифровими схемами, можна ефективно запобігти поширенню через підкладку до чутливої ​​аналогової схеми.

Сфери застосування підкладки SOI

1. Сектор побутової електроніки

ОскількиПідкладки SOIможе значно покращити продуктивність таких пристроїв, як РЧ-фільтри та підсилювачі потужності, а також досягти швидшої передачі сигналу та нижчого енергоспоживання. Вони широко використовуються у виробництві чіпів для розумних переносних пристроїв, таких як розумні годинники та пристрої моніторингу стану здоров’я, а також радіочастотних інтерфейсних модулів мобільних телефонів і планшетів.

2. Автомобільна електроніка

Завдяки відмінним характеристикам, здатним протистояти складним електромагнітним умовам, субстрати SOI добре підходять для виробництва автомобільних чіпів управління живленням і застосування в системах автономного водіння.

3. Аерокосмічний та оборонний сектори

Підкладки SOI пропонують надзвичайну надійність і стійкість до радіаційних перешкод і здатні відповідати суворим вимогам обладнання супутникового зв’язку та військових електронних систем щодо високої точності та високої надійності.

4. Інтернет речей (IoT)

Із різким збільшенням обсягу даних IoT зростає попит на недорогу та високоточну роботу. Завдяки низькому енергоспоживанню та високій продуктивності підкладки SOI ідеально відповідають вимогам IoT і широко застосовуються у виробництві чіпів сенсорних вузлів і чіпів периферійних обчислень.

5. Імплантовані медичні пристрої в галузі медичної електроніки

До таких пристроїв, як кардіостимулятори та нейростимулятори, висуваються надзвичайно високі вимоги щодо низького енергоспоживання та біосумісності. Низьке енергоспоживання та стабільність субстратів SOI можуть забезпечити тривалу безпечну роботу імплантованих пристроїв при мінімізації впливу на організм пацієнта.