SOI (Silicon On Insulator) 웨이퍼의 프로세스 흐름
April 21, 2025
SOI (Silicon On Insulator) 웨이퍼의 프로세스 흐름
SOI 웨이퍼 (실리콘 온 단열기)이 반도체 물질은 특별한 과정을 통해 단열층 위에 초느다란 실리콘 층을 형성합니다. 이 특유의 샌드위치 구조는 장치 성능을 크게 향상시킵니다.
의국산물웨이퍼는 세 층으로 구성됩니다.
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최상층 실리콘 (기기 계층): 두께는 수십 나노미터에서 몇 마이크로미터까지 다양하며, 트랜지스터 및 다른 장치의 제조에 사용됩니다.
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묻힌 산화물 (BOX): 중간에 있는 이산화 실리콘 절연층 (연밀도 약 0.05~15μm) 은 기생충의 영향을 줄여 기기층을 기판으로부터 격리합니다.
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기판 실리콘: 아래쪽의 실리콘 층 (100-500μm의 두께) 은 기계적 지원을 제공합니다.
제조 공정 기술에 따라 SOI 웨이퍼의 주류 공정 경로는 다음과 같이 분류 할 수 있습니다: SIMOX (산소 심착으로 분리), BESOI (SOI의 결합 및 발열),그리고 스마트 컷 (스마트 분리 기술).
SIMOX (Oxygen Separation by Implantation of Oxygen) 는 고에너지 산소 이온을 실리콘 웨이퍼에 심어 묻힌 실리콘 이산화층을 형성하는 것을 포함한다.그 다음 고온 소화로 격자 결함을 복구합니다.이 과정의 핵심은 묻힌 산화질소 층을 형성하기 위해 산소의 직접 이온 이식입니다.
비소 (SOI의 결합 및 발각이 작업은 두 개의 실리콘 웨이퍼를 결합시키고, 그 다음 기계적 밀링과 화학적 발각을 통해 그 중 하나를 희석하여 SOI 구조를 형성하는 것을 포함한다. 이 과정의 핵심은 결합 + 희석입니다.
스마트 커트 기술은 분리 계층을 형성하기 위해 수소 이온을 이식하는 것을 포함합니다. 결합 후 열 처리는 수소 이온 계층을 따라 실리콘 웨이퍼가 분리되도록합니다.그 결과 극 얇은 실리콘 층이 생성됩니다.이 과정의 핵심은 수소 이식과 분리입니다.
현재는 소이텍이 개발한 다른 기술인 SIMBOND (산소 이식 결합 기술) 이 있습니다.이 기술은 기본적으로 산소 이식 고립과 결합 기술을 결합하는 과정입니다이 과정에서 이식된 산소는 희석 장벽으로 작용하고 실제 묻힌 산화질소 층은 열적으로 자라는 산화질소 층입니다.그것은 동시에 상단 실리콘의 균일성과 묻힌 산화질 층의 품질과 같은 매개 변수를 향상시킵니다..
서로 다른 기술 경로를 사용하여 제조된 SOI 웨이퍼는 서로 다른 성능 매개 변수를 가지고 있어 다양한 응용 시나리오에 적합합니다.
| 기술 | 상층 두께 범위 | 매장된 산화물 층 두께 | 균일성 (±) | 비용 | 응용 분야 |
| 시모크스 | 0.5-20um | 00.3-4m | 0.5m | 중고등 | 전원 장치, 모델 회로 |
| BESOI | 1~200m | 0.3-4um | 250nm | 낮은 | 자동차 전자, 광학 |
| 스마트 컷 | 00.075-1.5um | 0.05-3um | 12.5nm | 중간 | 5G 주파수, 밀리미터 파동 칩 |
| SIMBOND | 00.075-3um | 0.05-3um | 12.5nm | 높은 | 고급 기기, 필터 |
다음은 SOI 웨이퍼의 주요 성능 장점의 요약 표입니다. 기술 특성과 실제 응용 시나리오를 결합합니다.SOI는 속도와 전력 소비 균형에서 상당한 이점을 제공합니다.. (PS: 22nm FD-SOI의 성능은 30%의 비용 절감으로 FinFET에 가깝습니다.)
| 성능 장점 | 기술 경로 | 특정 성능 | 전형적인 응용 분야 |
| 낮은 전력 소비 | 묻힌 산화물 (BOX) 격리 | 15%~30%로 켜고, 전력 소비 20%~50% | 5G 기지국, 고속 통합 회로 |
| 높은 분사 전압 | 고전압 단속 장치 | 고전압, 최대 90% 이상, 연장 수명 | 전원 모듈, 고전압 장치 |
| 높은 열전도성 | 고열전도장치 | 열 저항이 3-5배 낮고 열 저항이 낮습니다. | 열 분사 장치, 고성능 칩 |
| 높은 전자기 호환성 | 높은 전자기 호환성 장치 | 외부 전자기 간섭에 저항력 | 전자기 간섭에 민감한 전자 장치 |
| 고온 저항성 | 고온 저항성 | 열 저항 30% 이상, 작동 온도 15~25°C | 14nm CPU, LED 조명, 전력 시스템 |
| 뛰어난 디자인 유연성 | 뛰어난 디자인 유연성 | 추가 조립 과정이 없으므로 복잡성을 줄입니다. | 고정도 장치, 전력 센서 |
| 우수한 전기 성능 | 우수한 전기 성능 | 전기 성능은 100mA에 도달합니다. | 전기차, 태양전지 |
간단히 말해서, SOI의 주요 장점은 더 빠르고 더 적은 전력을 소비한다는 것입니다. 이러한 성능 특성으로 인해SOI는 우수한 주파수 및 전력 소비 성능을 요구하는 분야에서 광범위한 응용 프로그램을 가지고 있습니다.아래와 같이 다양한 응용 분야에서 SOI의 시장 점유율을 기준으로 RF 및 전력 장치는 SOI 시장의 대다수를 차지합니다.
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