Napolitane SOI (silicon pe izolator)reprezintă un material semiconductor specializat, care prezintă un strat ultra-subțire de siliciu format peste un strat de oxid izolator. Această structură sandwich unică oferă îmbunătățiri semnificative ale performanței dispozitivelor semiconductoare.
Compoziție structurală:
Stratul dispozitivului (siliciu superior):
Grosime variind de la câțiva nanometri la micrometri, servind ca strat activ pentru fabricarea tranzistoarelor.
Strat de oxid îngropat (BOX):
Un strat izolator de dioxid de siliciu (grosime de 0,05-15 μm) care izolează electric stratul dispozitivului de substrat.
Substrat de bază:
Siliciu masiv (grosime 100-500 μm) care asigură suport mecanic.
Conform tehnologiei procesului de preparare, principalele rute de procesare a napolitanelor de siliciu SOI pot fi clasificate ca: SIMOX (tehnologie de izolare prin injecție de oxigen), BESOI (tehnologie de subțiere a legăturilor) și Smart Cut (tehnologie inteligentă de decapare).
SIMOX (tehnologia de izolare prin injecție de oxigen) este o tehnică ce implică injectarea de ioni de oxigen de înaltă energie în napolitane de siliciu pentru a forma un strat încorporat de dioxid de siliciu, care este apoi supus unei recoaceri la temperatură înaltă pentru a repara defectele rețelei. Miezul este injectat direct cu ioni de oxigen pentru a forma un strat îngropat de oxigen.
BESOI (tehnologia Bonding Thinning) implică lipirea a două napolitane de siliciu și apoi subțierea uneia dintre ele prin șlefuire mecanică și gravare chimică pentru a forma o structură SOI. Esența constă în lipire și subțiere.
Smart Cut (tehnologia de exfoliere inteligentă) formează un strat de exfoliere prin injecție de ioni de hidrogen. După lipire, se efectuează un tratament termic pentru a exfolia placheta de siliciu de-a lungul stratului de ioni de hidrogen, formând un strat de siliciu ultra-subțire. Miezul este decapat prin injecție de hidrogen.
În prezent, există o altă tehnologie cunoscută sub numele de SIMBOND (tehnologia de legare prin injecție de oxigen), dezvoltată de Xinao. De fapt, este o metodă care combină tehnologiile de izolare și legare prin injecție de oxigen. În această metodă tehnică, oxigenul injectat este utilizat ca strat de barieră subțire, iar stratul de oxigen îngropat propriu-zis este un strat de oxidare termică. Prin urmare, se îmbunătățesc simultan parametri precum uniformitatea siliciului superior și calitatea stratului de oxigen îngropat.
Napolitanele de siliciu SOI fabricate prin diferite rute tehnice au parametri de performanță diferiți și sunt potrivite pentru diferite scenarii de aplicație.
Următorul tabel prezintă un rezumat al principalelor avantaje de performanță ale napolitanelor de siliciu SOI, combinate cu caracteristicile lor tehnice și scenariile de aplicare reale. Comparativ cu siliciul tradițional, SOI are avantaje semnificative în ceea ce privește echilibrul dintre viteză și consumul de energie. (PS: Performanța FD-SOI de 22nm este apropiată de cea a FinFET, iar costul este redus cu 30%).
| Avantaj de performanță | Principiu tehnic | Manifestare specifică | Scenarii tipice de aplicare |
| Capacitate parazită scăzută | Stratul izolator (BOX) blochează cuplarea sarcinii dintre dispozitiv și substrat | Viteza de comutare a crescut cu 15%-30%, consumul de energie a redus cu 20%-50% | 5G RF, cipuri de comunicare de înaltă frecvență |
| Curent de scurgere redus | Stratul izolator suprimă căile de scurgere a curentului | Curent de scurgere redus cu >90%, durată de viață extinsă a bateriei | Dispozitive IoT, electronică purtabilă |
| Duritate îmbunătățită la radiații | Stratul izolator blochează acumularea de sarcină indusă de radiații | Toleranța la radiații a fost îmbunătățită de 3-5 ori, a redus perturbările cauzate de un singur eveniment | Nave spațiale, echipamente pentru industria nucleară |
| Controlul efectelor pe canal scurt | Stratul subțire de siliciu reduce interferența câmpului electric dintre dren și sursă | Stabilitate îmbunătățită a tensiunii de prag, pantă subprag optimizată | Cipuri logice avansate pentru noduri (<14nm) |
| Management termic îmbunătățit | Stratul izolator reduce cuplajul prin conducție termică | Acumulare de căldură cu 30% mai mică, temperatură de funcționare cu 15-25°C mai mică | Circuite integrate 3D, Electronică auto |
| Optimizare de înaltă frecvență | Capacitate parazitară redusă și mobilitate sporită a purtătorilor de curent | Întârziere cu 20% mai mică, suportă procesarea semnalului >30 GHz | Comunicații mmWave, cipuri de comunicații prin satelit |
| Flexibilitate sporită a designului | Nu este necesară doparea la sondă, suportă inversarea polarizării | Cu 13%-20% mai puține etape de proces, densitate de integrare cu 40% mai mare | Circuite integrate cu semnal mixt, senzori |
| Imunitate la blocare | Stratul izolator izolează joncțiunile PN parazitare | Pragul de curent de blocare a fost crescut la >100mA | Dispozitive de alimentare de înaltă tensiune |
Pe scurt, principalele avantaje ale SOI sunt: rulează rapid și este mai eficient din punct de vedere energetic.
Datorită acestor caracteristici de performanță ale SOI, acesta are aplicații largi în domenii care necesită performanțe excelente în frecvență și consum de energie.
După cum se arată mai jos, pe baza proporției domeniilor de aplicare corespunzătoare SOI, se poate observa că dispozitivele RF și de putere reprezintă marea majoritate a pieței SOI.
| Domeniu de aplicare | Cotă de piață |
| RF-SOI (Radiofrecvență) | 45% |
| SOI de putere | 30% |
| FD-SOI (Complet epuizat) | 15% |
| SOI optic | 8% |
| Senzor SOI | 2% |
Odată cu creșterea unor piețe precum comunicațiile mobile și condusul autonom, se așteaptă ca și napolitanele de siliciu SOI să mențină o anumită rată de creștere.
XKH, în calitate de inovator de top în tehnologia napolitană Silicon-On-Insulator (SOI), oferă soluții SOI complete, de la cercetare și dezvoltare până la producția de volum, utilizând procese de fabricație de vârf în industrie. Portofoliul nostru complet include napolitane SOI de 200 mm/300 mm, care acoperă variantele RF-SOI, Power-SOI și FD-SOI, cu un control strict al calității care asigură o consistență excepțională a performanței (uniformitate a grosimii în limita a ±1,5%). Oferim soluții personalizate cu grosimi ale stratului de oxid îngropat (BOX) cuprinse între 50 nm și 1,5 μm și diverse specificații de rezistivitate pentru a satisface cerințe specifice. Valorificând 15 ani de expertiză tehnică și un lanț de aprovizionare global robust, furnizăm în mod fiabil materiale de substrat SOI de înaltă calitate producătorilor de semiconductori de top din întreaga lume, permițând inovații de ultimă generație în domeniul comunicațiilor 5G, electronicii auto și aplicațiilor de inteligență artificială.
XKH„Napolitane SOI:
Data publicării: 24 aprilie 2025