Wafer SOI (Silikon pada Isolator)merupakan material semikonduktor khusus yang memiliki lapisan silikon ultra tipis yang terbentuk 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 (ketebalan 0,05-15μm) yang mengisolasi lapisan perangkat secara elektrik 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 penipisan ikatan), dan Smart Cut (teknologi pengupasan cerdas).
SIMOX (Oxygen injection separation technology) adalah teknik yang melibatkan penyuntikan ion oksigen berenergi tinggi ke dalam wafer silikon untuk membentuk lapisan tertanam silikon dioksida, yang kemudian mengalami pemanasan suhu tinggi untuk memperbaiki cacat kisi. Inti adalah penyuntikan oksigen ion langsung untuk membentuk oksigen lapisan terkubur.
BESOI (Bonding Thinning technology) melibatkan pengikatan dua wafer silikon dan kemudian menipiskan salah satunya melalui penggilingan mekanis dan pengetsaan kimia untuk membentuk struktur SOI. Intinya terletak pada pengikatan dan penipisan.
Smart Cut (teknologi Pengelupasan Cerdas) membentuk lapisan pengelupasan melalui injeksi ion hidrogen. Setelah pengikatan, perlakuan panas dilakukan untuk mengelupas wafer silikon di sepanjang lapisan ion hidrogen, membentuk lapisan silikon yang sangat tipis. Intinya adalah pengelupasan injeksi hidrogen.
Saat ini, ada teknologi lain yang dikenal sebagai SIMBOND (teknologi pengikatan injeksi oksigen), yang dikembangkan oleh Xinao. Faktanya, ini adalah rute yang menggabungkan teknologi isolasi dan pengikatan injeksi oksigen. Dalam rute teknis ini, oksigen yang disuntikkan digunakan sebagai lapisan penghalang yang menipis, dan lapisan oksigen yang terkubur sebenarnya adalah lapisan oksidasi termal. Oleh karena itu, secara bersamaan meningkatkan parameter seperti keseragaman silikon atas dan kualitas lapisan oksigen yang terkubur.
Wafer silikon SOI yang diproduksi melalui berbagai rute teknis memiliki parameter kinerja berbeda dan cocok untuk berbagai skenario aplikasi.
Berikut ini adalah tabel ringkasan keunggulan kinerja inti wafer silikon SOI, dikombinasikan dengan 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 kinerja FinFET, dan biayanya berkurang hingga 30%.)
| Keunggulan Kinerja | Prinsip Teknis | Manifestasi Spesifik | Skenario Aplikasi Umum |
| Kapasitansi Parasit Rendah | Lapisan isolasi (BOX) menghalangi penggabungan muatan antara perangkat dan substrat | Kecepatan switching meningkat 15%-30%, konsumsi daya berkurang 20%-50% | 5G RF, Chip komunikasi frekuensi tinggi |
| Arus Bocor 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 tingkat lanjut (<14nm) |
| Peningkatan Manajemen Termal | 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 | Mengurangi kapasitansi parasit dan meningkatkan 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 terhadap 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 membutuhkan 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 menyumbang 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 pengemudian otonom, wafer silikon SOI juga diperkirakan akan 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 volume 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 yang 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 persyaratan khusus. Dengan memanfaatkan 15 tahun keahlian teknis dan rantai pasokan global yang kuat, kami menyediakan bahan substrat SOI berkualitas tinggi secara andal kepada produsen semikonduktor papan atas di seluruh dunia, yang memungkinkan inovasi chip mutakhir dalam komunikasi 5G, elektronik otomotif, dan aplikasi kecerdasan buatan.
XKH'wafer SOI:
Waktu posting: 24-Apr-2025