ซอยคืออะไร?

SOI ย่อมาจาก Silicon-On-Insulator เป็นกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์โดยใช้วัสดุซับสเตรตพิเศษ นับตั้งแต่เริ่มเข้าสู่อุตสาหกรรมในช่วงทศวรรษ 1980 เทคโนโลยีนี้ได้กลายเป็นสาขาสำคัญของกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูง กระบวนการ SOI โดดเด่นด้วยโครงสร้างคอมโพสิตสามชั้นที่มีเอกลักษณ์เฉพาะ ซึ่งแตกต่างไปจากกระบวนการซิลิกอนเทกองแบบดั้งเดิมอย่างมีนัยสำคัญ

ประกอบด้วยชั้นอุปกรณ์ซิลิกอนผลึกเดี่ยว ชั้นฉนวนซิลิกอนไดออกไซด์ (หรือที่เรียกว่าชั้นออกไซด์แบบฝัง BOX) และซับสเตรตซิลิกอนซอยเวเฟอร์สร้างสภาพแวดล้อมทางไฟฟ้าที่เป็นอิสระและมีเสถียรภาพ แต่ละเลเยอร์ทำหน้าที่เสริมที่แตกต่างกันในการรับประกันประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของเวเฟอร์:

1.ชั้นอุปกรณ์ซิลิกอนผลึกเดี่ยวด้านบน ซึ่งโดยปกติจะมีความหนา 5 นาโนเมตรถึง 2 ไมโครเมตร ทำหน้าที่เป็นพื้นที่ส่วนกลางสำหรับสร้างอุปกรณ์แบบแอคทีฟ เช่น ทรานซิสเตอร์ ความบางเฉียบเป็นรากฐานสำหรับการปรับปรุงประสิทธิภาพและการย่อขนาดอุปกรณ์

2. หน้าที่หลักของชั้นออกไซด์ฝังกลางคือการแยกไฟฟ้า เลเยอร์ BOX ปิดกั้นการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างชั้นอุปกรณ์และซับสเตรตด้านล่างได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยใช้กลไกการแยกทางกายภาพและทางเคมี โดยมีความหนาตั้งแต่ 5 นาโนเมตรถึง 2 ไมโครเมตร

3.เกี่ยวกับพื้นผิวซิลิกอนด้านล่าง หน้าที่หลักของมันคือการให้ความทนทานของโครงสร้างและการรองรับทางกลที่มั่นคง ซึ่งเป็นหลักประกันที่สำคัญสำหรับความน่าเชื่อถือของเวเฟอร์ในระหว่างการผลิตและการใช้งานในภายหลัง ในแง่ของความหนา โดยทั่วไปแล้วจะอยู่ในช่วง 200μm ถึง 700μm

ข้อดีของซอยเวเฟอร์

1. การใช้พลังงานต่ำ

การปรากฏตัวของชั้นฉนวนในซอยเวเฟอร์ช่วยลดกระแสรั่วไหลและความจุไฟฟ้า ส่งผลให้อุปกรณ์สิ้นเปลืองพลังงานทั้งแบบคงที่และไดนามิก

2.ความต้านทานรังสี

ชั้นฉนวนในเวเฟอร์ SOI สามารถป้องกันรังสีคอสมิกและการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยหลีกเลี่ยงผลกระทบของสภาพแวดล้อมที่รุนแรงต่อความเสถียรของอุปกรณ์ ทำให้สามารถทำงานได้อย่างเสถียรในด้านพิเศษ เช่น อุตสาหกรรมการบินและอวกาศและนิวเคลียร์

3. ประสิทธิภาพความถี่สูงที่ยอดเยี่ยม

การออกแบบชั้นฉนวนช่วยลดผลกระทบจากปรสิตที่ไม่พึงประสงค์ที่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างอุปกรณ์และวัสดุพิมพ์ได้อย่างมาก การลดความจุของปรสิตจะช่วยลดเวลาแฝงของอุปกรณ์ SOI ในการประมวลผลสัญญาณความถี่สูง (เช่น การสื่อสาร 5G) จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการดำเนินงาน

4. ความยืดหยุ่นในการออกแบบ

สารตั้งต้นของ SOI มีการแยกอิเล็กทริกโดยธรรมชาติ ทำให้ไม่จำเป็นต้องแยกคูน้ำแบบเจือ ซึ่งช่วยให้กระบวนการผลิตง่ายขึ้นและเพิ่มผลผลิต

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีซอย

1.ภาคส่วนอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค: โมดูลส่วนหน้า RF สำหรับสมาร์ทโฟน (เช่น ตัวกรอง 5G)

2.สาขาอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์: ชิปเรดาร์เกรดยานยนต์

3.การบินและอวกาศ: อุปกรณ์สื่อสารผ่านดาวเทียม

4.สาขาอุปกรณ์การแพทย์: เซ็นเซอร์ทางการแพทย์แบบฝัง, ชิปตรวจสอบพลังงานต่ำ