رقائق SOI (السيليكون على العازل)مادة أشباه موصلات متخصصة تتميز بطبقة سيليكون فائقة الرقة فوق طبقة أكسيد عازلة. يوفر هذا الهيكل الفريد تحسينات كبيرة في أداء أجهزة أشباه الموصلات.
التركيب الهيكلي:
طبقة الجهاز (السيليكون العلوي):
سمك يتراوح من عدة نانومتر إلى ميكرومتر، ويعمل كطبقة نشطة في تصنيع الترانزستور.
طبقة أكسيد مدفونة (صندوق):
طبقة عازلة من ثاني أكسيد السيليكون (سمكها 0.05-15 ميكرومتر) تعمل على عزل طبقة الجهاز كهربائيًا عن الركيزة.
الركيزة الأساسية:
السيليكون السائب (سمكه 100-500 ميكرومتر) يوفر الدعم الميكانيكي.
وفقًا لتكنولوجيا عملية التحضير، يمكن تصنيف طرق المعالجة الرئيسية لرقائق السيليكون SOI على النحو التالي: SIMOX (تكنولوجيا عزل حقن الأكسجين)، وBESOI (تكنولوجيا ترقق الترابط)، وSmart Cut (تكنولوجيا التجريد الذكية).
SIMOX (تقنية عزل حقن الأكسجين) هي تقنية تتضمن حقن أيونات الأكسجين عالية الطاقة في رقائق السيليكون لتكوين طبقة مُدمجة من ثاني أكسيد السيليكون، والتي تُخضع بعد ذلك لعملية التلدين في درجات حرارة عالية لإصلاح عيوب الشبكة. يتم حقن أيونات الأكسجين مباشرةً في قلب الرقاقة لتكوين طبقة أكسجين مدفونة.
تتضمن تقنية BESOI (تقنية التخفيف بالترابط) ربط رقاقتين من السيليكون، ثم تخفيف إحداهما بالطحن الميكانيكي والنقش الكيميائي لتشكيل بنية SOI. يكمن جوهر هذه التقنية في الربط والتخفيف.
تُشكّل تقنية "التقشير الذكي" (Smart Cut) طبقة تقشير من خلال حقن أيونات الهيدروجين. بعد الترابط، تُجرى معالجة حرارية لتقشير رقاقة السيليكون على طول طبقة أيونات الهيدروجين، مُشكّلةً طبقة سيليكون فائقة الرقة. أما النواة فهي عملية نزع بحقن الهيدروجين.
حاليًا، هناك تقنية أخرى تُعرف باسم SIMBOND (تقنية ربط حقن الأكسجين)، والتي طورتها شركة Xinao. وهي في الواقع مسار يجمع بين تقنيات عزل حقن الأكسجين والربط. في هذه التقنية، يُستخدم الأكسجين المحقون كطبقة حاجزة للتخفيف، بينما تُعتبر طبقة الأكسجين المدفونة طبقة أكسدة حرارية. وبالتالي، تُحسّن هذه التقنية في الوقت نفسه معايير مثل تجانس السيليكون العلوي وجودة طبقة الأكسجين المدفونة.
تتميز رقائق السيليكون SOI المصنعة بطرق تقنية مختلفة بمعايير أداء مختلفة وهي مناسبة لسيناريوهات تطبيق مختلفة.
فيما يلي جدول موجز لمزايا الأداء الأساسية لرقائق السيليكون SOI، بالإضافة إلى خصائصها التقنية وتطبيقاتها العملية. بالمقارنة مع السيليكون التقليدي، تتميز SOI بمزايا كبيرة من حيث توازن السرعة واستهلاك الطاقة. (ملاحظة: أداء FD-SOI بدقة 22 نانومتر قريب من أداء FinFET، كما أن تكلفتها أقل بنسبة 30%).
| ميزة الأداء | المبدأ الفني | مظهر محدد | سيناريوهات التطبيق النموذجية |
| سعة طفيلية منخفضة | تمنع الطبقة العازلة (BOX) اقتران الشحنة بين الجهاز والركيزة | تم زيادة سرعة التبديل بنسبة 15%-30%، وتم تقليل استهلاك الطاقة بنسبة 20%-50% | 5G RF، شرائح الاتصالات عالية التردد |
| انخفاض تيار التسرب | تعمل الطبقة العازلة على منع مسارات تيار التسرب | تم تقليل تيار التسرب بنسبة >90%، مما أدى إلى إطالة عمر البطارية | أجهزة إنترنت الأشياء، والإلكترونيات القابلة للارتداء |
| صلابة الإشعاع المحسنة | تمنع الطبقة العازلة تراكم الشحنات الناتجة عن الإشعاع | تم تحسين تحمل الإشعاع بمقدار 3-5 مرات، وتم تقليل الاضطرابات في الحدث الفردي | المركبات الفضائية ومعدات الصناعة النووية |
| التحكم في تأثير القناة القصيرة | تقلل طبقة السيليكون الرقيقة من تداخل المجال الكهربائي بين الصرف والمصدر | تحسين استقرار جهد العتبة، وتحسين منحدر العتبة الفرعية | رقائق منطقية متقدمة للعقد (<14 نانومتر) |
| تحسين الإدارة الحرارية | تقلل الطبقة العازلة من اقتران التوصيل الحراري | تراكم حرارة أقل بنسبة 30%، ودرجة حرارة تشغيل أقل بمقدار 15-25 درجة مئوية | الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد، إلكترونيات السيارات |
| تحسين التردد العالي | انخفاض السعة الطفيلية وتعزيز حركة الناقل | تأخير أقل بنسبة 20%، يدعم معالجة الإشارة >30 جيجاهرتز | اتصالات الموجات المليمترية، رقائق الاتصالات عبر الأقمار الصناعية |
| زيادة مرونة التصميم | لا يتطلب المنشطات الجيدة، ويدعم التحيز الخلفي | 13%-20% خطوات عملية أقل، وكثافة تكامل أعلى بنسبة 40% | الدوائر المتكاملة ذات الإشارات المختلطة، أجهزة الاستشعار |
| مناعة الالتصاق | تعمل الطبقة العازلة على عزل الوصلات PN الطفيلية | تم زيادة عتبة التيار الكهربائي إلى >100 مللي أمبير | أجهزة الطاقة ذات الجهد العالي |
باختصار، المزايا الرئيسية لـ SOI هي: أنها تعمل بسرعة وتستهلك طاقة أكثر.
بفضل خصائص الأداء هذه لـ SOI، فإنه يتمتع بتطبيقات واسعة في المجالات التي تتطلب أداء تردد ممتازًا وأداء استهلاك طاقة.
كما هو موضح أدناه، استنادًا إلى نسبة مجالات التطبيق المقابلة لـ SOI، يمكننا أن نرى أن أجهزة RF والطاقة تمثل الغالبية العظمى من سوق SOI.
| مجال التطبيق | الحصة السوقية |
| RF-SOI (تردد الراديو) | 45% |
| قوة SOI | 30% |
| FD-SOI (مستنفد بالكامل) | 15% |
| SOI البصري | 8% |
| مستشعر SOI | 2% |
مع نمو الأسواق مثل الاتصالات المتنقلة والقيادة الذاتية، من المتوقع أيضًا أن تحافظ رقائق السيليكون SOI على معدل نمو معين.
XKH، شركة رائدة في ابتكار تكنولوجيا رقائق السيليكون على العازل (SOI)، تقدم حلولاً شاملة لرقائق السيليكون على العازل، بدءًا من البحث والتطوير ووصولًا إلى الإنتاج بكميات كبيرة، باستخدام عمليات تصنيع رائدة في هذا المجال. تشمل مجموعتنا الكاملة رقائق السيليكون على العازل بأحجام 200 مم/300 مم، تشمل أنواع RF-SOI وPower-SOI وFD-SOI، مع رقابة صارمة على الجودة تضمن ثباتًا استثنائيًا في الأداء (تجانس السُمك ضمن ±1.5%). نقدم حلولاً مخصصة بسمك طبقة أكسيد مدفون (BOX) يتراوح بين 50 نانومتر و1.5 ميكرومتر، ومواصفات مقاومة متنوعة لتلبية المتطلبات المحددة. بفضل خبرتنا التقنية الممتدة لخمسة عشر عامًا وسلسلة توريد عالمية متينة، نوفر مواد ركيزة عالية الجودة من السيليكون على العازل لأبرز مصنعي أشباه الموصلات حول العالم، مما يُمكّن من ابتكارات رائدة في مجال الرقائق في مجال اتصالات الجيل الخامس، وإلكترونيات السيارات، وتطبيقات الذكاء الاصطناعي.
إكس كيه إتش'رقائق SOI:
وقت النشر: ٢٤ أبريل ٢٠٢٥