رقائق السيليكون على العازل (SOI)تمثل هذه المادة مادة شبه موصلة متخصصة تتميز بطبقة رقيقة للغاية من السيليكون تتشكل فوق طبقة عازلة من الأكسيد. يوفر هذا التركيب الفريد تحسينات كبيرة في أداء أجهزة أشباه الموصلات.
التركيب الهيكلي:
طبقة الجهاز (السيليكون العلوي):
يتراوح سمكها من عدة نانومترات إلى ميكرومترات، وتعمل كطبقة فعالة لتصنيع الترانزستور.
طبقة الأكسيد المدفونة (مربع):
طبقة عازلة من ثاني أكسيد السيليكون (سمكها 0.05-15 ميكرومتر) تعمل على عزل طبقة الجهاز كهربائياً عن الركيزة.
الركيزة الأساسية:
السيليكون السائب (بسمك 100-500 ميكرومتر) يوفر الدعم الميكانيكي.
وفقًا لتقنية عملية التحضير، يمكن تصنيف مسارات المعالجة الرئيسية لرقائق السيليكون SOI على النحو التالي: SIMOX (تقنية عزل حقن الأكسجين)، وBESOI (تقنية ترقيق الربط)، وSmart Cut (تقنية التجريد الذكي).
تقنية SIMOX (تقنية عزل حقن الأكسجين) هي تقنية تتضمن حقن أيونات الأكسجين عالية الطاقة في رقائق السيليكون لتشكيل طبقة من ثاني أكسيد السيليكون، والتي تخضع بعد ذلك لعملية تلدين بدرجة حرارة عالية لإصلاح عيوب الشبكة البلورية. ويكمن جوهر هذه التقنية في حقن أيونات الأكسجين مباشرةً لتشكيل طبقة أكسجين مدفونة.
تعتمد تقنية BESOI (تقنية الربط والترقيق) على ربط شريحتين من السيليكون، ثم ترقيق إحداهما من خلال الطحن الميكانيكي والحفر الكيميائي لتشكيل بنية SOI. ويكمن جوهر هذه التقنية في الربط والترقيق.
تُشكّل تقنية القطع الذكي (تقنية التقشير الذكي) طبقة تقشير عبر حقن أيونات الهيدروجين. بعد عملية الربط، تُجرى معالجة حرارية لتقشير رقاقة السيليكون على طول طبقة أيونات الهيدروجين، مما يُشكّل طبقة سيليكون رقيقة للغاية. ويكمن جوهر هذه التقنية في عملية إزالة الرقائق بحقن الهيدروجين.
توجد حاليًا تقنية أخرى تُعرف باسم SIMBOND (تقنية الربط بحقن الأكسجين)، والتي طورتها شركة Xinao. وهي في الواقع طريقة تجمع بين تقنيات عزل وربط حقن الأكسجين. في هذه الطريقة التقنية، يُستخدم الأكسجين المحقون كطبقة عازلة رقيقة، بينما تُشكّل طبقة الأكسجين المدفونة طبقة أكسدة حرارية. وبالتالي، تُحسّن هذه التقنية في آنٍ واحد معايير مثل تجانس طبقة السيليكون العلوية وجودة طبقة الأكسجين المدفونة.
تتميز رقائق السيليكون SOI المصنعة بطرق تقنية مختلفة بمعايير أداء مختلفة وتناسب سيناريوهات تطبيق مختلفة.
فيما يلي جدول ملخص لأهم مزايا أداء رقائق السيليكون بتقنية SOI، بالإضافة إلى خصائصها التقنية وسيناريوهات استخدامها الفعلية. بالمقارنة مع السيليكون التقليدي، تتميز تقنية SOI بمزايا كبيرة في تحقيق التوازن بين السرعة واستهلاك الطاقة. (ملاحظة: أداء رقائق FD-SOI بتقنية 22 نانومتر قريب من أداء تقنية FinFET، مع انخفاض التكلفة بنسبة 30%).
| ميزة الأداء | المبدأ التقني | مظهر محدد | سيناريوهات التطبيق النموذجية |
| سعة طفيلية منخفضة | تعمل الطبقة العازلة (BOX) على منع اقتران الشحنات بين الجهاز والركيزة | زادت سرعة التبديل بنسبة 15% إلى 30%، وانخفض استهلاك الطاقة بنسبة 20% إلى 50%. | تقنية الترددات اللاسلكية 5G، رقائق اتصالات عالية التردد |
| تيار تسرب منخفض | تعمل الطبقة العازلة على كبح مسارات تيار التسرب. | انخفض تيار التسريب بأكثر من 90%، مما أدى إلى إطالة عمر البطارية | أجهزة إنترنت الأشياء، والإلكترونيات القابلة للارتداء |
| مقاومة معززة للإشعاع | تعمل الطبقة العازلة على منع تراكم الشحنات الناتجة عن الإشعاع | تحسّنت القدرة على تحمل الإشعاع بمقدار 3-5 أضعاف، وانخفضت الاضطرابات الناجمة عن حدث واحد. | المركبات الفضائية، معدات الصناعة النووية |
| التحكم في تأثير القناة القصيرة | طبقة السيليكون الرقيقة تقلل من تداخل المجال الكهربائي بين المصرف والمصدر | تحسين استقرار جهد العتبة، وتحسين ميل ما تحت العتبة | رقائق المنطق المتقدمة (<14 نانومتر) |
| تحسين إدارة الحرارة | تقلل الطبقة العازلة من اقتران التوصيل الحراري | تراكم حرارة أقل بنسبة 30%، درجة حرارة تشغيل أقل بمقدار 15-25 درجة مئوية | الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد، إلكترونيات السيارات |
| تحسين التردد العالي | انخفاض السعة الطفيلية وزيادة حركة حاملات الشحنة | تأخير أقل بنسبة 20%، يدعم معالجة الإشارات التي تزيد عن 30 جيجاهرتز | اتصالات الموجات المليمترية، رقائق الاتصالات عبر الأقمار الصناعية |
| مرونة تصميم متزايدة | لا حاجة لتنشيط الآبار، يدعم التحيز الخلفي | خطوات معالجة أقل بنسبة 13% إلى 20%، وكثافة تكامل أعلى بنسبة 40% | الدوائر المتكاملة ذات الإشارات المختلطة، وأجهزة الاستشعار |
| مناعة ضد الالتصاق | طبقة عازلة تعزل وصلات PN الطفيلية | تم رفع عتبة تيار التثبيت إلى أكثر من 100 مللي أمبير | أجهزة الطاقة ذات الجهد العالي |
باختصار، تتمثل المزايا الرئيسية لتقنية SOI في أنها تعمل بسرعة وتكون أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة.
ونظرًا لخصائص الأداء هذه لتقنية SOI، فإن لها تطبيقات واسعة في المجالات التي تتطلب أداءً ممتازًا للتردد وأداءً ممتازًا في استهلاك الطاقة.
كما هو موضح أدناه، بناءً على نسبة مجالات التطبيق المقابلة لتقنية SOI، يمكن ملاحظة أن أجهزة الترددات اللاسلكية وأجهزة الطاقة تمثل الغالبية العظمى من سوق SOI.
| مجال التطبيق | الحصة السوقية |
| RF-SOI (الترددات الراديوية) | 45% |
| قوة SOI | 30% |
| FD-SOI (مستنفد بالكامل) | 15% |
| SOI البصري | 8% |
| مستشعر SOI | 2% |
مع نمو أسواق مثل الاتصالات المتنقلة والقيادة الذاتية، من المتوقع أيضاً أن تحافظ رقائق السيليكون SOI على معدل نمو معين.
تُقدّم XKH، بصفتها شركة رائدة في ابتكار تقنية رقائق السيليكون على العازل (SOI)، حلولاً شاملة لهذه التقنية، بدءًا من البحث والتطوير وصولاً إلى الإنتاج بكميات كبيرة، مستخدمةً عمليات تصنيع رائدة في هذا المجال. تشمل محفظتنا الكاملة رقائق SOI بقياس 200 مم و300 مم، تغطي أنواع RF-SOI وPower-SOI وFD-SOI، مع تطبيق رقابة صارمة على الجودة لضمان أداء استثنائي ومتسق (تجانس في السُمك ضمن ±1.5%). كما نُقدّم حلولاً مُخصصة بسُمك طبقة أكسيد مدفونة (BOX) يتراوح من 50 نانومتر إلى 1.5 ميكرومتر، وبمواصفات مقاومة كهربائية متنوعة لتلبية متطلبات مُحددة. بالاستفادة من خبرة فنية تمتد لخمسة عشر عامًا وسلسلة توريد عالمية قوية، نُوفّر مواد ركائز SOI عالية الجودة لشركات تصنيع أشباه الموصلات الرائدة عالميًا، مما يُتيح ابتكارات متطورة في مجال رقائق الاتصالات من الجيل الخامس، وإلكترونيات السيارات، وتطبيقات الذكاء الاصطناعي.
XKH'رقائق السيليكون على العازل (SOI):
تاريخ النشر: 24 أبريل 2025