실리콘-온-인슐레이터 제조 공정

SOI(Silicon-On-Insulator) 웨이퍼절연 산화막 위에 초박형 실리콘 층이 형성된 특수 반도체 소재입니다. 이 독특한 샌드위치 구조는 반도체 소자의 성능을 크게 향상시킵니다.

구조 구성:

장치 계층(상단 실리콘):
두께는 수 나노미터에서 마이크로미터까지 다양하며, 트랜지스터 제조를 위한 활성층 역할을 합니다.

매몰 산화층(BOX):
기판으로부터 소자층을 전기적으로 분리하는 이산화규소 절연층(두께 0.05~15μm).

기본 기판:
기계적 지지를 제공하는 대량 실리콘(두께 100~500μm)

SOI 실리콘 웨이퍼의 주요 공정 경로는 제조 공정 기술에 따라 SIMOX(산소 주입 분리 기술), BESOI(본딩 박막화 기술), Smart Cut(지능형 스트리핑 기술)으로 분류할 수 있습니다.

SIMOX(산소 주입 분리 기술)는 실리콘 웨이퍼에 고에너지 산소 이온을 주입하여 이산화규소 매립층을 형성한 후, 고온 어닐링을 통해 격자 결함을 복구하는 기술입니다. 핵심은 매립층 산소를 형성하기 위해 직접 이온 산소 주입입니다.

BESOI(본딩 박막화 기술)는 두 개의 실리콘 웨이퍼를 접합한 후, 기계적 연삭과 화학적 에칭을 통해 웨이퍼 중 하나를 얇게 만들어 SOI 구조를 형성하는 기술입니다. 핵심은 접합과 박막화에 있습니다.

스마트 컷(지능형 박리 기술)은 수소 이온 주입을 통해 박리층을 형성합니다. 본딩 후, 열처리를 통해 실리콘 웨이퍼를 수소 이온층을 따라 박리하여 초박막 실리콘층을 형성합니다. 핵심은 수소 주입 박리입니다.

현재 Xinao가 개발한 SIMBOND(산소 주입 접합 기술)라는 또 다른 기술이 있습니다. 실제로 이 기술은 산소 주입 분리 기술과 접합 기술을 결합한 방식입니다. 이 기술 방식에서는 주입된 산소가 박막 배리어층으로 사용되고, 실제로 매립된 산소층은 열 산화층으로 사용됩니다. 따라서 상면 실리콘의 균일성과 매립된 산소층의 품질과 같은 요소들을 동시에 향상시킵니다.

다양한 기술 경로를 통해 제조된 SOI 실리콘 웨이퍼는 성능 매개변수가 다르며 다양한 응용 시나리오에 적합합니다.

다음은 SOI 실리콘 웨이퍼의 핵심 성능 이점을 기술적 특징 및 실제 적용 시나리오와 함께 요약한 표입니다. 기존 벌크 실리콘과 비교할 때 SOI는 속도와 전력 소비의 균형 측면에서 상당한 이점을 제공합니다. (추신: 22nm FD-SOI의 성능은 FinFET에 근접하며 비용은 30% 절감됩니다.)

요약하자면, SOI의 주요 장점은 다음과 같습니다. 빠르게 실행되고 전력 효율성이 더 높습니다.

SOI의 이러한 성능 특성으로 인해 우수한 주파수 성능과 전력 소비 성능이 요구되는 분야에서 폭넓게 활용되고 있습니다.

아래에 나타낸 바와 같이 SOI에 해당하는 응용분야의 비중을 기준으로 볼 때, RF소자와 전력소자가 SOI 시장의 대부분을 차지하고 있음을 알 수 있다.

모바일 통신, 자율주행 등의 시장이 성장함에 따라 SOI 실리콘 웨이퍼도 일정 수준의 성장률을 유지할 것으로 예상됩니다.

XKH는 실리콘 온 인슐레이터(SOI) 웨이퍼 기술 분야의 선도적인 혁신 기업으로서, 업계 최고의 제조 공정을 활용하여 R&D부터 양산까지 포괄적인 SOI 솔루션을 제공합니다. 당사의 완벽한 포트폴리오는 RF-SOI, Power-SOI, FD-SOI 등 다양한 200mm/300mm SOI 웨이퍼를 포함하며, 엄격한 품질 관리를 통해 탁월한 성능 일관성(두께 균일도 ±1.5% 이내)을 보장합니다. 또한, 50nm에서 1.5μm에 이르는 매립 산화막(BOX) 층 두께와 다양한 저항률 사양을 갖춘 맞춤형 솔루션을 제공하여 특정 요구 사항을 충족합니다. 15년간 축적된 기술 전문성과 탄탄한 글로벌 공급망을 바탕으로, XKH는 전 세계 최고 수준의 반도체 제조업체에 고품질 SOI 기판 소재를 안정적으로 공급하여 5G 통신, 자동차 전장, 인공지능 애플리케이션 분야의 최첨단 칩 혁신을 실현합니다.

XKH's SOI 웨이퍼: