Wafer SOI (Silikon-Pada-Insulator)Merupakan material semikonduktor khusus yang memiliki lapisan silikon ultra-tipis di atas lapisan oksida isolasi. Struktur sandwich yang unik ini memberikan peningkatan kinerja yang signifikan untuk perangkat semikonduktor.
Komposisi Struktural:
Lapisan Perangkat (Silikon Atas):
Ketebalannya berkisar dari beberapa nanometer hingga mikrometer, berfungsi sebagai lapisan aktif untuk fabrikasi transistor.
Lapisan Oksida Terkubur (BOX):
Lapisan isolasi silikon dioksida (tebal 0,05-15μm) yang mengisolasi secara elektrik lapisan perangkat dari substrat.
Substrat Dasar:
Silikon massal (ketebalan 100-500μm) yang memberikan dukungan mekanis.
Menurut teknologi proses persiapan, rute proses utama wafer silikon SOI dapat diklasifikasikan sebagai: SIMOX (teknologi isolasi injeksi oksigen), BESOI (teknologi pengenceran ikatan), dan Smart Cut (teknologi pengupasan cerdas).
SIMOX (Teknologi Isolasi Injeksi Oksigen) adalah teknik yang melibatkan penyuntikan ion oksigen berenergi tinggi ke dalam wafer silikon untuk membentuk lapisan tertanam silikon dioksida, yang kemudian mengalami anil suhu tinggi untuk memperbaiki cacat kisi. Intinya adalah injeksi ion oksigen langsung untuk membentuk oksigen lapisan terkubur.
BESOI (Teknologi Pengenceran Ikatan) melibatkan pengikatan dua wafer silikon, lalu menipiskan salah satunya melalui penggilingan mekanis dan penggoresan kimia untuk membentuk struktur SOI. Intinya terletak pada pengikatan dan pengenceran.
Smart Cut (teknologi Pengelupasan Cerdas) membentuk lapisan pengelupas melalui injeksi ion hidrogen. Setelah pengikatan, perlakuan panas dilakukan untuk mengelupas lapisan silikon di sepanjang lapisan ion hidrogen, membentuk lapisan silikon ultra-tipis. Intinya adalah pengelupasan injeksi hidrogen.
Saat ini, terdapat teknologi lain yang dikenal sebagai SIMBOND (teknologi pengikatan injeksi oksigen), yang dikembangkan oleh Xinao. Teknologi ini sebenarnya menggabungkan teknologi isolasi dan pengikatan injeksi oksigen. Dalam teknologi ini, oksigen yang diinjeksikan digunakan sebagai lapisan penghalang penipisan, dan lapisan oksigen yang terkubur sebenarnya merupakan lapisan oksidasi termal. Oleh karena itu, teknologi ini secara bersamaan meningkatkan parameter seperti keseragaman silikon atas dan kualitas lapisan oksigen yang terkubur.
Wafer silikon SOI yang diproduksi melalui berbagai jalur teknis memiliki parameter kinerja berbeda dan cocok untuk berbagai skenario aplikasi.
Berikut adalah tabel ringkasan keunggulan kinerja inti wafer silikon SOI, beserta fitur teknis dan skenario aplikasi aktualnya. Dibandingkan dengan silikon curah tradisional, SOI memiliki keunggulan signifikan dalam hal kecepatan dan konsumsi daya. (PS: Kinerja FD-SOI 22nm mendekati FinFET, dan biayanya berkurang 30%.)
| Keunggulan Kinerja | Prinsip Teknis | Manifestasi Spesifik | Skenario Aplikasi Umum |
| Kapasitansi Parasit Rendah | Lapisan isolasi (BOX) menghalangi kopling muatan antara perangkat dan substrat | Kecepatan switching meningkat 15%-30%, konsumsi daya berkurang 20%-50% | 5G RF, Chip komunikasi frekuensi tinggi |
| Arus Kebocoran Berkurang | Lapisan isolasi menekan jalur arus bocor | Arus bocor berkurang >90%, masa pakai baterai diperpanjang | Perangkat IoT, Elektronik yang dapat dikenakan |
| Peningkatan Kekerasan Radiasi | Lapisan isolasi menghalangi akumulasi muatan yang disebabkan oleh radiasi | Toleransi radiasi meningkat 3-5x, mengurangi gangguan kejadian tunggal | Pesawat ruang angkasa, peralatan industri nuklir |
| Kontrol Efek Saluran Pendek | Lapisan silikon tipis mengurangi interferensi medan listrik antara drain dan source | Peningkatan stabilitas tegangan ambang batas, kemiringan subambang batas yang dioptimalkan | Chip logika node canggih (<14nm) |
| Manajemen Termal yang Ditingkatkan | Lapisan isolasi mengurangi kopling konduksi termal | Akumulasi panas 30% lebih sedikit, suhu pengoperasian 15-25°C lebih rendah | IC 3D, Elektronik otomotif |
| Optimasi Frekuensi Tinggi | Pengurangan kapasitansi parasit dan peningkatan mobilitas pembawa | Penundaan 20% lebih rendah, mendukung pemrosesan sinyal >30GHz | Komunikasi mmWave, Chip komunikasi satelit |
| Peningkatan Fleksibilitas Desain | Tidak memerlukan doping sumur, mendukung bias balik | 13%-20% lebih sedikit langkah proses, kepadatan integrasi 40% lebih tinggi | IC Sinyal Campuran, Sensor |
| Kekebalan Latch-up | Lapisan isolasi mengisolasi sambungan PN parasit | Ambang batas arus latch-up ditingkatkan menjadi >100mA | Perangkat daya tegangan tinggi |
Singkatnya, keuntungan utama SOI adalah: berjalan cepat dan lebih hemat daya.
Karena karakteristik kinerja SOI ini, ia memiliki aplikasi luas di bidang yang memerlukan kinerja frekuensi dan kinerja konsumsi daya yang sangat baik.
Seperti ditunjukkan di bawah ini, berdasarkan proporsi bidang aplikasi yang sesuai dengan SOI, dapat dilihat bahwa perangkat RF dan daya mencakup sebagian besar pasar SOI.
| Bidang Aplikasi | Pangsa Pasar |
| RF-SOI (Frekuensi Radio) | 45% |
| Kekuatan SOI | 30% |
| FD-SOI (Sepenuhnya Habis) | 15% |
| SOI Optik | 8% |
| Sensor SOI | 2% |
Dengan pertumbuhan pasar seperti komunikasi seluler dan kendaraan otonom, wafer silikon SOI juga diharapkan mempertahankan tingkat pertumbuhan tertentu.
XKH, sebagai inovator terkemuka dalam teknologi wafer Silicon-On-Insulator (SOI), menghadirkan solusi SOI yang komprehensif, mulai dari R&D hingga produksi massal, dengan memanfaatkan proses manufaktur terdepan di industri. Portofolio lengkap kami mencakup wafer SOI 200mm/300mm yang mencakup varian RF-SOI, Power-SOI, dan FD-SOI, dengan kontrol kualitas yang ketat untuk memastikan konsistensi kinerja yang luar biasa (keseragaman ketebalan dalam ±1,5%). Kami menawarkan solusi khusus dengan ketebalan lapisan oksida terpendam (BOX) mulai dari 50nm hingga 1,5μm dan berbagai spesifikasi resistivitas untuk memenuhi kebutuhan spesifik. Dengan memanfaatkan 15 tahun keahlian teknis dan rantai pasokan global yang kuat, kami menyediakan material substrat SOI berkualitas tinggi secara andal kepada produsen semikonduktor terkemuka di seluruh dunia, memungkinkan inovasi chip mutakhir dalam komunikasi 5G, elektronik otomotif, dan aplikasi kecerdasan buatan.
XKH'wafer SOI:
Waktu posting: 24-Apr-2025