Gambaran Keseluruhan Substrat SOI

Substrat SOI(Silicon-On-Insulator) ialah struktur di mana lapisan penebat silikon oksida (SiO2) diperkenalkan di antara lapisan silikon atas dansubstrat silikon, dan litar bersepadu dibuat pada lapisan nipis silikon atas. Teknologi menggunakan bahan SOI untuk mengeluarkan litar bersepadu ini dipanggil teknologi SOI.

Tiga teknologi utama untuk pembuatan substrat SOI

1. Pemisahan dengan oksigen yang diimplan (SIMOX)

2. SOI bon dan goresan belakang (BESOI)

3. Teknologi pemotongan pintar.

Kelebihan substrat SOI

1. Arus Kebocoran Substrat Rendah

Kehadiran lapisan penebat SiO2 secara berkesan mengasingkan transistor daripada substrat silikon yang mendasari. Pengasingan ini mengurangkan arus yang tidak diingini dari lapisan aktif ke substrat. Arus kebocoran meningkat dengan suhu, sekali gus meningkatkan kebolehpercayaan cip dengan ketara dalam persekitaran suhu tinggi.

2. Kapasitan Parasit Berkurangan

Disebabkan kewujudan kapasitansi parasit, kelewatan tambahan tidak dapat dielakkan berlaku dalam penghantaran isyarat. Menggunakan bahan SOI untuk mengurangkan kapasiti parasit ini adalah amalan biasa dalam cip berkelajuan tinggi atau berkuasa rendah. Berbanding dengan cip konvensional yang dihasilkan menggunakan proses CMOS, cip SOI boleh mencapai kelajuan 15% lebih tinggi dan penggunaan kuasa 20% lebih rendah.

3. Pengasingan Bunyi

Dalam aplikasi isyarat bercampur, hingar elektrik yang dijana oleh litar digital mungkin mengganggu litar frekuensi analog atau radio (RF), yang akan membawa kepada penurunan dalam prestasi keseluruhan sistem. Lapisan penebat SiO2 dalam struktur SOI mengasingkan lapisan silikon aktif daripada substrat, dengan itu menyampaikan pengasingan bunyi yang wujud. Ini bermakna bunyi yang dihasilkan oleh litar digital boleh dihalang dengan berkesan daripada merambat melalui substrat kepada litar analog sensitif.

Kawasan Aplikasi substrat SOI

1. Sektor elektronik pengguna

SejakSubstrat SOIboleh meningkatkan prestasi peranti dengan ketara seperti penapis RF dan penguat kuasa serta mencapai penghantaran isyarat yang lebih pantas dan penggunaan kuasa yang lebih rendah. Ia digunakan secara meluas dalam pembuatan cip untuk peranti boleh pakai pintar seperti jam tangan pintar dan peranti pemantauan kesihatan, dan modul bahagian hadapan RF telefon mudah alih dan tablet.

2. Elektronik automotif

Terima kasih kepada prestasi cemerlang untuk menahan keadaan elektromagnet yang kompleks, substrat SOI sangat sesuai untuk pembuatan cip dan aplikasi pengurusan kuasa automotif dalam sistem pemanduan autonomi.

3. Sektor aeroangkasa dan pertahanan

Substrat SOI menawarkan kebolehpercayaan dan rintangan yang luar biasa terhadap gangguan sinaran, dan dapat memenuhi keperluan ketat peralatan komunikasi satelit dan sistem elektronik ketenteraan untuk ketepatan tinggi dan kebolehpercayaan yang tinggi.

4. Internet Perkara (IoT)

Dengan lonjakan jumlah data IoT, permintaan untuk operasi kos rendah dan berketepatan tinggi semakin meningkat. Mendapat manfaat daripada penggunaan kuasa yang rendah dan kelebihan prestasi tinggi, substrat SOI sempurna sejajar dengan keperluan IoT dan digunakan secara meluas dalam pembuatan cip nod sensor dan cip pengkomputeran tepi.

5. Peranti Perubatan Boleh Diimplan dalam Bidang Elektronik Perubatan

Peranti seperti perentak jantung dan neurostimulator mempunyai keperluan yang sangat tinggi untuk penggunaan kuasa yang rendah dan biokompatibiliti. Penggunaan kuasa yang rendah dan kestabilan substrat SOI boleh memastikan operasi peranti boleh implan yang selamat untuk jangka panjang sambil meminimumkan kesan pada badan pesakit.