চিপ উত্পাদন প্রক্রিয়ায়, "SOI" শব্দটি প্রায়শই শোনা যায়। এবং চিপ উত্পাদন সাধারণত ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট তৈরি করতে SOI সাবস্ট্রেট ব্যবহার করে। SOI সাবস্ট্রেটগুলির অনন্য কাঠামো চিপগুলির কার্যকারিতাকে ব্যাপকভাবে উন্নত করতে পারে, তাই SOI ঠিক কী? এর সুবিধা কি কি? কোন ক্ষেত্রে এটি ব্যবহার করা হয়? এটা কিভাবে উত্পাদিত হয়?
একটি SOI সাবস্ট্রেট কি?
SOI হল সিলিকন-অন-ইনসুলেটরের সংক্ষিপ্ত রূপ। এর আক্ষরিক অর্থ হল একটি অন্তরক স্তরে সিলিকন। আসল গঠন হল সিলিকন ওয়েফারে একটি অতি-পাতলা অন্তরক স্তর, যেমন SiO2, রয়েছে। অন্তরক স্তরে আরেকটি পাতলা সিলিকন স্তর রয়েছে। এই কাঠামোটি সক্রিয় সিলিকন স্তরটিকে সাবস্ট্রেটের সিলিকন স্তর থেকে আলাদা করে। প্রথাগত সিলিকন প্রক্রিয়ায়, একটি অন্তরক স্তর ব্যবহার না করেই চিপটি সরাসরি সিলিকন সাবস্ট্রেটে তৈরি হয়।
SOI সাবস্ট্রেটের সুবিধা কী কী?
নিম্ন স্তর ফুটো বর্তমান
সিলিকন অক্সাইড (SiO2) এর একটি অন্তরক স্তরের উপস্থিতির কারণে, এটি কার্যকরভাবে অন্তর্নিহিত সিলিকন স্তর থেকে ট্রানজিস্টরকে বিচ্ছিন্ন করে। এই বিচ্ছিন্নতা সক্রিয় স্তর থেকে সাবস্ট্রেটে অবাঞ্ছিত বর্তমান প্রবাহকে হ্রাস করে। লিকেজ কারেন্ট তাপমাত্রার সাথে বৃদ্ধি পায়, তাই উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশে চিপের নির্ভরযোগ্যতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করা যেতে পারে।
পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স হ্রাস করুন
SOI কাঠামোতে, পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পেয়েছে। পরজীবী ধারণক্ষমতা প্রায়শই গতি সীমিত করে এবং শক্তি খরচ বাড়ায়, তাই তারা সিগন্যাল ট্রান্সমিশনের সময় অতিরিক্ত বিলম্ব যোগ করে এবং অতিরিক্ত শক্তি খরচ করে। এই পরজীবী ধারণক্ষমতা হ্রাস করে, উচ্চ-গতি বা কম-পাওয়ার চিপগুলিতে অ্যাপ্লিকেশনগুলি সাধারণ। CMOS প্রক্রিয়ায় তৈরি সাধারণ চিপগুলির সাথে তুলনা করে, SOI চিপগুলির গতি 15% বৃদ্ধি করা যেতে পারে এবং শক্তি খরচ 20% কমানো যেতে পারে।
নয়েজ আইসোলেশন
মিশ্র-সংকেত অ্যাপ্লিকেশনে, ডিজিটাল সার্কিট দ্বারা উত্পন্ন শব্দ অ্যানালগ বা আরএফ সার্কিটগুলিতে হস্তক্ষেপ করতে পারে, যার ফলে সিস্টেমের কর্মক্ষমতা হ্রাস পায়। যেহেতু SOI গঠনটি সক্রিয় সিলিকন স্তরকে সাবস্ট্রেট থেকে আলাদা করে, তাই এটি আসলে এক ধরনের অন্তর্নিহিত শব্দ বিচ্ছিন্নতা অর্জন করে। এর মানে হল যে ডিজিটাল সার্কিট দ্বারা উত্পন্ন শব্দের জন্য সাবস্ট্রেটের মাধ্যমে সংবেদনশীল অ্যানালগ সার্কিটগুলিতে প্রচার করা আরও কঠিন।
কিভাবে SOI সাবস্ট্রেট তৈরি করবেন?
সাধারণত তিনটি পদ্ধতি আছে: SIMOX, BESOI, ক্রিস্টাল গ্রোথ মেথড ইত্যাদি। সীমিত জায়গার কারণে, এখানে আমরা আরও সাধারণ SIMOX প্রযুক্তির পরিচয় দিচ্ছি।
সিমক্স, অক্সিজেনের ইমপ্লান্টেশন দ্বারা পৃথকীকরণের পুরো নাম, সিলিকন স্ফটিকের মধ্যে একটি পুরু সিলিকন ডাই অক্সাইড (SiO2) স্তর তৈরি করতে অক্সিজেন আয়ন ইমপ্লান্টেশন এবং পরবর্তী উচ্চ-তাপমাত্রা অ্যানিলিং ব্যবহার করা, যা SOI কাঠামোর অন্তরক স্তর হিসাবে কাজ করে।
উচ্চ-শক্তি অক্সিজেন আয়ন সিলিকন সাবস্ট্রেটের একটি নির্দিষ্ট গভীরতায় বসানো হয়। অক্সিজেন আয়নগুলির শক্তি এবং ডোজ নিয়ন্ত্রণ করে, ভবিষ্যতের সিলিকন ডাই অক্সাইড স্তরের গভীরতা এবং বেধ নির্ধারণ করা যেতে পারে। অক্সিজেন আয়ন দিয়ে বসানো সিলিকন ওয়েফার একটি উচ্চ-তাপমাত্রা অ্যানিলিং প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায়, সাধারণত 1100 ডিগ্রি থেকে 1300 ডিগ্রির মধ্যে। এই উচ্চ তাপমাত্রায়, বসানো অক্সিজেন আয়নগুলি সিলিকনের সাথে বিক্রিয়া করে একটি অবিচ্ছিন্ন সিলিকন ডাই অক্সাইড স্তর তৈরি করে। এই অন্তরক স্তরটি সিলিকন সাবস্ট্রেটের নীচে চাপা পড়ে, একটি SOI কাঠামো তৈরি করে। পৃষ্ঠের সিলিকন স্তরটি চিপ তৈরির জন্য কার্যকরী স্তরে পরিণত হয়, যখন নীচের সিলিকন ডাই অক্সাইড স্তরটি একটি অন্তরক স্তর হিসাবে কাজ করে, সিলিকন স্তর থেকে কার্যকরী স্তরকে বিচ্ছিন্ন করে।
কোন চিপগুলিতে SOI সাবস্ট্রেট ব্যবহার করা হয়?
এগুলি সিএমওএস ডিভাইস, আরএফ ডিভাইস এবং সিলিকন ফটোনিক ডিভাইসে ব্যবহার করা যেতে পারে।
SOI সাবস্ট্রেটের প্রতিটি স্তরের সাধারণ পুরুত্ব কী কী?
সিলিকন সাবস্ট্রেট স্তরের বেধ: 100μm / 300μm / 400μm / 500μm / 625μm ~ এবং তার উপরে
SiO2 বেধ: 100 nm থেকে 10μm
সক্রিয় সিলিকন স্তর: 20nm এর চেয়ে বড় বা সমান
