BSOI-kiekot – Bonded SOI
Okmeticin bondatut SOI-kiekot (Silicon On Insulator) tarjoavat täydellisen alustan MEMS-antureille ja tehopuolijohteille. SOI-kiekot ovat monesti kustannustehokkaampi vaihtoehto kuin peruspiikiekot. BSOI-kiekkojen käytöllä on monia hyötyjä, sillä ne antavat vapautta sovellussuunnittelulle ja mahdollistavat sovellusten paremman suorituskyvyn ja pienemmän koon. Lisäksi BSOI-kiekot voidaan räätälöidä vastaamaan sovellus- ja prosessitarpeitanne.
Okmeticin BSOI-kiekot on valmistettu liittämällä kaksi piikiekkoa yhteen ja jättämällä kiekkojen väliin eristävä oksidikerros. Tyypillisesti anturielementit ja puolijohdekomponentit valmistetaan SOI-kiekon aktiivikerrosta eli päälimmäistä kiekkoa hyödyntäen. Haudattu oksidikerros eristää erinomaisesti sähköä ja pysäyttää syövytysprosessin tehokkaasti. Sitä voidaan käyttää myös uhrattavana kerroksena valmistettaessa monimutkaisempia sovelluksia kuten vapautettavia MEMS-rakenteita. Alustakiekko tukee rakennetta, mutta sitä voidaan käyttää myös valmiin rakenteen koteloinnin osana tai osana anturielementtiä. SOI-kiekkojen laatu- ja puhtausstandardit ovat identtisiä peruspiikiekkojen kanssa.
Bondaus mahdollistaa kilpailevia teknologioita paksumman SOI-aktiivikerroksen, mikä tuo lisää vapautta sovellussuunnitteluun.
Okmeticin bondausprosessin ansioista SOI-kiekon aktiivikerroksesta voidaan tehdä paljon paksumpi kuin kilpailevilla SOI-teknologioilla. Tämä tuo lisää vapautta sovellussuunnitteluun. Bondatun SOI-kiekon aktiivikerros voi olla 1 μm ja yli 200 μm välillä standardipaksuustoleranssin ollessa ±0.5 µm tai jopa ±0.1 µm Enhanced SOI-kiekolla. Okmeticin erinomaista orientaatiotarkkuuskyvykkyyttä voidaan hyödyntää sekä aktiivikerroksessa että alustakiekossa, mikä vähentää asiakkaan sovelluksen suorituskyvyn vaihtelua. Alustakiekon paksuudet voivat olla 300 µm ja 950 µm välillä ja taustapinta voi olla kiillotettu tai syövytetty. Haudattu oksidikerros on korkealaatuista termistä oksidia.
BSOI-kiekot soveltuvat erilaisiin sovelluksiin
Okmetic BSOI-kiekkoratkaisuja käytetään mm. edistyneissä paineantureissa, mikrofluidistiikan komponenteissa, MOEMS-tuotteissa, virtausantureissa, aktuaattoreissa, 3-akselisissa kiihtyvyysantureissa, gyroskoopeissa ja piimikrofoneissa Ne tarjoavat myös uudenlaisen ratkaisun korkeajännitesovellusten valmistajille. Tällaisia tuotteita ovat esim. porttiohjaimet (IGBT/teho-MOSFET), älykkäillä tehonlähteillä varustetut BCD-laitteet ja lateraaliset korkeajännitekomponentit. Lisäksi SOI-kiekkojen käyttö on laajentumassa RF-radiotaajuussovelluksiin, joita varten Okmetic on kehittänyt High Resistivity SOI-kiekot. Mahdollisuus räätälöidä ja mukauttaa ominaisuuksia auttaa saamaan täyden hyödyn mistä tahansa suunnitellusta mallinnusideasta edistyneiden laitteiden kehittämisessä. BSOI-kiekot ovat nyt saatavilla myös reunaurattomana Terrace Free SOI -kiekkoina.
Tyypilliset SOI-kiekkojen spesifikaatiot
| Kasvatusmenetelmä | Cz, MCz, A-MCz® |
| Halkaisija | 150 mm, 200 mm |
| Kideorientaatio | <100>, <110>, <111> |
| N-tyypin seosaineet | Antimoni, Fosfori |
| P-tyypin seosaineet | Boori |
| Resistiivisyys1 | <0,001 ja >7000 Ohm-cm välillä |
| Aktiivikerroksen paksuus2* | 1 μm ja >200 μm välillä Toleranssi ±0,5 μm (standard BSOI), ±0,3 μm (0.3 SOI), ±0,1 μm (E-SOI®), ±0,5 μm tai alle (C-SOI®) |
| Haudatun oksidikerroksen paksuus3 | 0,3 μm ja 4 μm välillä |
| Alustakiekon paksuus4 | 300 μm ja 950 μm välillä |
| Taustapinnan käsittely | Kiillotettu tai syövytetty |
| Terassi/reunaura-alue | Standardi tai reunauraton (Saatavilla 200 mm BSOI- and E-SOI®-kiekoille) |
2Muut paksuudet mahdollisia tietyin rajoituksin. 150 mm E-SOI® toleranssi ±0.2 µm
3Tyyppi: terminen oksidi. Tyypillisesti 0.5 μm – 2 μm. >5 μm BOX mahdolllinen tietyin rajoituksin.
4200 mm: tyypillisesti 500-725 μm, 150 mm: tyypillisesti 380-675 μm. ±3 µm toleranssi vaativille sovelluksille.
*Mahdollisuus myös kahteen aktiivi- ja oksidikerrokseen eri paksuuksilla.
Täysin CMOS-yhteensopivat kiekkojen pinnan laatu- ja puhtausvaatimukset
BSOI-kiekot mahdollistavat kunnianhimoisemman sovellussuunnittelun kustannustehokkaasti
SOI-kiekot tarjoavat erittäin kustannustehokkaan alustaratkaisun peruspiikiekkoihin verrattuna. Esimerkiksi valmistettaessa paineanturia 400 µm paksulle kiekolle yhden sirun kustannukset ovat BSOI-kiekkoa käytettäessä 33% pienemmät kuin peruspiikiekkoa käytettäessä. Tämä johtuu siitä, että BSOI-kiekot mahdollistavat sovellusten pienemmän koon ja suuremman määrän siruja per kiekko sekä alhaisemmat kiekkoihin, kuviointiin, syövytykseen ja bondaukseen liittyvät kustannukset.
BSOI-kiekot mahdollistavat edistyneempien sovellusten suunnittelun kiekon kerroksellisen rakenteen sekä paksumman aktiivikerroksen ansiosta. Esimerkiksi älykkään tehonhallinnan integraatiot korkeajännitteisiin virtapiireihin (100V saakka tai yli) ovat mahdollisia käytettäessä BSOI-kiekkoa alustana.
BSOI-kiekko on edistynyt ratkaisu monilla hyödyillä:
- Pienempi sovelluskoko ja alhaisemmat kustannukset
- Sovelluksen parempi suorituskyky ja tarkkuus
- Sovelluksen parempi luotettavuus
- Edistyneemmät sovellusmallit/designit
BSOI-kiekkovariaatiot erityisiin tarpeisiin
0.3-SOI-kiekot
Okmeticin 0.3-SOI on bondattu SOI-kiekko, jossa on haudattu oksidikerros alustakiekon ja päällyskiekon välissä. Aktiivikerroksena toimivaa päällyskiekkoa ohennetaan erityisellä tarkkuudella normaalia paremman ±0.3 μm paksuustoleranssin saavuttamiseksi. Tämä normaalia parempi aktiivikerroksen tasaisuus on suhteellisen kustannustehokas ratkaisu, mikä mahdollistaa sovelluksen paremman suorituskyvyn ja tarkkuuden ja tuo lisää vapautta sovellussuunnitteluun. Vielä parempaan aktiivikerroksen tasaisuuteen päästään Okmeticin E-SOI®-kiekoilla. 0.3-SOI-kiekko on hyödyllinen alusta moniin MEMS-sovelluksiin kuten paineantureihin ja resonaattoreihin.
DSOI-kiekot
Okmeticin DSOI on bondattu SOI-kiekko, jossa on kaksi aktiivi- ja oksidikerrosta eri paksuuksilla. D-SOI-kiekko soveltuu alustaksi MEMS-sovelluksiin ja fotoniikkaan.
LSOI-kiekot
Okmeticin LSOI on bondattu SOI-kiekko, mikä yhdistää paksun ja vahvasti seostetun aktiivikerroksen. Tämänkaltainen matalaresistiivinen BSOI-kiekko on hyödyllinen alusta tiettyihin MEMS-sovelluksiin kuten esimerkiksi piioskillaattoreihin, sillä tällöin ei tarvita erillistä pakkausta kuten kvartsipohjaisissa oskillaattoreissa. Tämä johtaa pienempään sovelluskokoon sekä ulkoisiin siruihin liittyvien laatuongelmien puuttumiseen.
Thick SOI-kiekot
Okmeticin paksu SOI-kiekko on bondattu SOI-kiekko erittäin paksulla aktiivikerroksella. Bondausprosessi mahdollistaa erittäin paksun, yli 200 μm, aktiivikerroksen valmistamisen, mikä ei olisi mahdollista muilla kilpailevilla teknologioilla.
