SOI-kiekot

SOI mahdollistaa täysin uudenlaiset laitemallit

Okmeticin SOI-kiekot (Silicon On Insulator) valmistetaan bondaustekniikalla, jossa kaksi piikiekkoa liitetään toisiinsa ja niiden välissä on kerros eristävää piidioksidia. Useimmissa sovelluksissa anturielementit ja tai puolijohdekomponentit valmistetaan SOI-kiekon aktiivikerrokseen. Piidioksidi on myös tehokas syöpymisen pysäyttäjä ja sitä voidaan käyttää myös uhrautuvana kerroksena. Alustakiekko tukee rakennetta, mutta sitä voidaan käyttää myös valmiin rakenteen koteloinnin osana tai osana anturielementtiä.

Okmeticin SOI-tuoteperhe

Koko kiekonvalmistusprosessin sisäinen valvonta mahdollistaa sen, että Okmetic pystyy tarkkailemaan kaikkia kriittisiä ominaisuuksia mahdollisimman laadukkaiden SOI-tuotteiden takaamiseksi. Tämän ansiosta voidaan valita sähköinen johtavuus ja esim. SOI-kiekko kideorientaatioiden erilaisilla yhdistelmillä piin anisotrooppisten ominaisuuksien hyödyntämiseksi.

Tyypilliset kiekkospesifikaatiot:

Kasvatusmenetelmä
Cz, MCz
Halkaisija
100, 150, 200 mm
Kideorientaatio
<100>, <110>, <111>
N-tyypin seosaineet
Antimoni, arseeni, fosfori, punainen fosfori
P-tyypin seosaineet
Boori
Resistiivisyys
< 1mOhm-cm...yli 5000 Ohm-cm
Paksuus
SOI-kerros: Jopa > 200 µm, vakiotoleranssi ±0,3 µm  (erikoissovelluksissa < vielä pienempi)
Alustakiekko: 300–950 µm taustapinta kiillotettu tai syövytetty
Haudattu oksidi:
Tyyppi: terminen oksidi

Okmetic BSOI -ratkaisuja käytetään mm. kehittyneissä paineantureissa, mikrofluidistiikan komponenteissa, MOEMS-tuotteissa, virtausantureissa, aktuaattoreissa, 3-akselisissa kiihtyvyysantureissa, gyroskoopeissa ja piimikrofoneissa. Ne tarjoavat myös uudenlaisen ratkaisun RF-komponenttien ja korkeajännitesovellusten valmistajille. Tällaisia tuotteita ovat esim. hilaohjaimet (IGBT/teho-MOSFET), älykkäillä tehonlähteillä varustetut / korkeajännitteiset BCD-laitteet ja lateraaliset korkeajännitekomponentit. Mahdollisuus räätälöidä ja mukauttaa ominaisuuksia auttaa saamaan täyden hyödyn mistä tahansa suunnitellusta mallinnusideasta edistyneiden laitteiden kehittämisessä.

BSOI:n tärkeimmät hyödyt yhdistettynä usein DRIE-syövytykseen:

  • pystysuorien sivuseinien valmistusmahdollisuus
  • korkea syövytysnopeus ja tehokas syöpymisen pysäytys
  • bulkin ennustettava ja yhdenmukainen käyttäytyminen syövytyksessä
  • syövytettyjen rakenteiden erinomainen tarkkuus ja yhtenäisyys

Okmeticin C-SOI on BSOI-kiekko, jossa on sisäänrakennetut suljetut onkalot alustakiekossa tai haudatussa oksidissa. Koska kuviointi syövytetään ennen bondausta, C-SOI mahdollistaa monimutkaisten ja kehittyneiden rakenteiden valmistamisen, joka ei ole mahdollista vakiotyyppisille BSOI-kiekoille. Prosessi mahdollistaa äärimmäisen ohuet kalvot, mikä laajentaa suunnitteluvaihtoehtoja ja prosessointimahdollisuuksia. Käyttökohteita ovat mm. paineanturit, piimikrofonit ja fluidistiikan komponentit, kun taas paksummat kerrokset sopivat liikeantureiden valmistukseen. Okmeticin C-SOI-kiekkoa voidaan käyttää myös IC- ja MEMS-prosessin integroinnissa. Se mahdollistaa lisäksi integroidun taustapuolen pakkauksen ja ilmatiiviin suljennan.  

C-SOI:n tärkeimmät hyödyt:

  • laitteen koon ja kustannusten pieneneminen laitteen tarkkuuden vaarantumatta
  • entistä tehokkaampi laitteenvalmistusprosessi
  • sähköisten ominaisuuksien optimointi, esim. parasiittisen kapasitanssin minimointi
  • joustavuus säätää vapautetun rakenteen ja alustan välistä väliä
  • hyvin määritetyt horisontaaliset mitat

Okmeticin E-SOI on parannettu SOI-kiekko, joka tarjoaa erittäin tasaisen kerrospaksuuden ja ennennäkemättömät ominaisuudet. E-SOI soveltuu erinomaisesti vaativiin sovelluksiin kuten HV BCD -laitteisiin, piifotoniikkasovelluksiin ja piipohjaisiin MEMS-antureihin. Aktiivikerroksen paksuus on vapaasti säädettävissä välillä 1,0 µm – >100 µm, ja paksuustoleranssi on tavoitepaksuudesta riippumatta erittäin pieni, vain +/-0,1 µm. Oksidikerroksen paksuutta voidaan myös säätää vapaasti välillä 0,5 µm – 3 µm. Valittavissa on laaja valikoima piimateriaaleja Okmeticin omasta kiteenkasvatuksesta, ja kiekot voidaan räätälöidä yhtä joustavasti kuin Okmeticin BSOI-kiekot.

  • BSOI-vakiokiekkoon verrattuna E-SOI-kiekon avainetuna on entistä tasaisempi aktiivikerroksen paksuus. Huomattavasti pienempää aktiivikerroksen paksuusvaihtelua voidaan hyödyntää mm.
  • uusien, perinteisten teknologioiden ulottumattomissa olevien ratkaisujen toteutuksessa
  • BSOI-kiekkojen käyttöön sovelluksissa, jotka on perinteisesti toteutettu muilla SOI-tekniikoilla
  • komponenttien suorituskyvyn ja saannon parantamiseen olemassa olevissa ratkaisuissa
  • komponenttien koon ja valmistuskustannusten pienentämiseen toimintatarkkuudesta tinkimättä