Apa itu SOI？

SOI, kependekan dari Silicon-On-Insulator, adalah proses pembuatan semikonduktor berdasarkan bahan substrat khusus. Sejak industrialisasinya pada tahun 1980an, teknologi ini telah menjadi cabang penting dalam proses manufaktur semikonduktor tingkat lanjut. Dibedakan dengan struktur komposit tiga lapisnya yang unik, proses SOI merupakan perubahan signifikan dari proses silikon curah tradisional.

Terdiri dari lapisan perangkat silikon kristal tunggal, lapisan isolasi silikon dioksida (juga dikenal sebagai lapisan oksida terkubur, BOX), dan substrat silikon,wafer JADImenciptakan lingkungan kelistrikan yang mandiri dan stabil. Setiap lapisan memenuhi peran yang berbeda namun saling melengkapi dalam memastikan kinerja dan keandalan wafer:

1. Lapisan perangkat silikon kristal tunggal atas, yang biasanya memiliki ketebalan 5 nm hingga 2 μm, berfungsi sebagai area pusat untuk membuat perangkat aktif seperti transistor. Ketipisannya adalah fondasi untuk peningkatan kinerja dan miniaturisasi perangkat.

2. Fungsi utama lapisan oksida yang terkubur di tengah adalah untuk mencapai isolasi listrik. Lapisan BOX secara efektif memblokir sambungan listrik antara lapisan perangkat dan substrat di bawahnya dengan memanfaatkan mekanisme isolasi fisik dan kimia, dengan ketebalan biasanya berkisar antara 5nm hingga 2μm.

3. Mengenai substrat silikon bawah, fungsi utamanya adalah untuk memberikan ketahanan struktural dan dukungan mekanis yang stabil, yang merupakan jaminan penting untuk keandalan wafer selama produksi dan penggunaan selanjutnya. Dalam hal ketebalan, umumnya berada dalam kisaran 200μm hingga 700μm.

Keunggulan Wafer SOI

1. Konsumsi daya rendah

Kehadiran lapisan isolasi diwafer SOImengurangi kebocoran arus dan kapasitansi, berkontribusi terhadap konsumsi daya statis dan dinamis perangkat yang lebih rendah.

2. Resistensi radiasi

Lapisan isolasi pada wafer SOI dapat secara efektif melindungi sinar kosmik dan interferensi elektromagnetik, menghindari dampak lingkungan ekstrem terhadap stabilitas perangkat, sehingga memungkinkannya beroperasi secara stabil di bidang khusus seperti industri dirgantara dan nuklir.

3. Kinerja frekuensi tinggi yang sangat baik

Desain lapisan isolasi secara signifikan mengurangi efek parasit yang tidak diinginkan yang disebabkan oleh interaksi antara perangkat dan substrat. Pengurangan kapasitansi parasit menurunkan latensi perangkat SOI dalam pemrosesan sinyal frekuensi tinggi (seperti komunikasi 5G), sehingga meningkatkan efisiensi pengoperasian.

4.Fleksibilitas desain

Substrat SOI memiliki fitur isolasi dielektrik bawaan, sehingga menghilangkan kebutuhan akan isolasi parit yang didoping, sehingga menyederhanakan proses produksi dan meningkatkan hasil produksi.

Penerapan teknologi SOI

1. Sektor elektronik konsumen: Modul front-end RF untuk ponsel pintar (seperti filter 5G).

2. Bidang elektronik otomotif: Chip radar kelas otomotif.

3.Aerospace: Peralatan komunikasi satelit.

4. Bidang perangkat medis: sensor medis yang dapat ditanamkan, chip pemantauan berdaya rendah.