SOI & Engineered Substrates

SOI ist eine Halbleiter-Technologie bei der Wafer mit einer ultradünnen „isolierten“ Halbleiterschicht
hergestellt werden auf der die elektronischen Schaltvorgänge ablaufen.

Technische Substrate (Engineered Substrates) und im speziellen Silicon-On-Insulator (SOI) Substrate sind unverzichtbar für die moderne Halbleiterindustrie. Integrierte Schaltkreise bzw. Integrated Circuits (IC), die auf SOI basieren, bieten aufgrund der Reduktion von Verlustströmen und anderen ungewollten Effekten Vorteile bei der Geschwindigkeit oder dem Energieverbrauch. Dies resultiert aus der vollständigen Isolation jeder elektronischen Komponente durch das Einfügen einer verdeckten Oxidschicht in den Wafer oder das Substrat. Vergleichbare Vorteile gibt es auch für andere Engineered Substrates, die auf Verbindungshalbleiter-Material basieren und deshalb eine wichtige Rolle für viele "More than Moore"-Anwendungen spielen.

SOI

SOI Wafer bestehen aus einer ultradünnen monokristallinen Siliziumschicht, die durch eine isolierende Siliziumoxidschicht vom eigentlichen Siliziumwafer bzw. -substrat getrennt wird. Seit der ersten Implementierung in den frühen 1990ern wurden SOI-Substrate aufgrund ihrer Vorteile der höheren erreichbaren Schaltfrequenz und des niedrigeren Energieverbrauchs für verschiedenste Anwendungen im Halbleiterbereich verwendet. Aufgrund dieser verbesserten Eigenschaften hat sich SOI als führende Technologie in Bereichen wie Hochfrequenz (RF) und Leistungsbauteilen etabliert. Neuere Entwicklungen in der SOI Technologie, wie Fully-Depleted SOI (FD-SOI), bieten eine praktikable, kosteneffektive Lösung für Geräte und Anwendungen wie bespielsweise im Bereich von Mobilelektronik und sog. "Wearables" und dem Internet der Dinge bzw. Internet of Things (IoT). Auch wenn bei diesen Anwendungen ein zu hoher Energiebedarf kritisch wäre, benötigen sie nicht die Spitzen-Lithographieprozesse und Transistorbauweisen wie bei FinFETs.

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Waferbonding ist ein zentaler Prozessschritt, um SOI und andere Engineered Substrates herzustellen. Heutzutage ist Direkt-Waferbonding der Industriestandard für die Massenproduktion von Engineered Substrates, weil es eine kosteneffiziente Technologie ist die sich in der Serienproduktion bewährt hat.

Seit der Einführung des ersten Silicon-On-Insulator (SOI) Waferbonders im Jahr 1994 hat EV Group maßgeblich zu den Entwicklungen in diesem Markt beigetragen. Weitere Meilensteine waren die Implementierung von EVGs eigener LowTempTM  Plasmaaktivierungstechnologie, die eine effizientere Produktion bei erheblich reduzierten Temperaturen ermöglicht, sowie die Weiterentwicklung  zu einer 450mm SOI Waferbonding-Plattform für zukunftsweisende Forschung in der Halbleiterherstellung. EVGs Prozess-Knowhow und das dazugehörige Anlagenportfolio zeigen klar die führende Position im Bereich SOI Waferbonding auf.

Von Einzelanlagen wie dem EVG810 LowTempTM Plasmaaktivierungssystem und dem EVG301 halbautomatischen Waferreinigungssystem mit einer optionalen Pre-Bonding Station zu vollautomatischen und integrierten Systemen wie dem EVG850SOI und dem EVG850LT bietet EVG Lösungen, die alle Anforderungen von der Forschung und Entwicklung bis zur Massenproduktion erfüllen.

Engineered Substrates

Die modernen Direktbondingverfahren mit Plasmaaktivierung der Substratoberflächen vor dem Bondprozess bieten zusätzliche Freiheitsgrade bei der Implementierung dieser Technologie. In der Praxis wurde schon vor Jahren bewiesen, dass die meisten Verbindungshalbleiter direkt auf verschiedene Substrate gebondet werden können. Somit lassen sich durch die heterogene Integration verschiedener Materialien die Vorteile der ausgereiften Siliziumtechnologie mit den herausragenden Eigenschaften der Verbindungshalbleiter-Materialien kombinieren. Dies führt zu signifikanten Leistungssteigerungen oder neuartigen Einsatzmöglichkeiten zu vergleichbar niedrigen Kosten. Dabei herrscht Integrationsbedarf nicht nur bei CMOS Wafern, sondern auch bei günstigen Substraten im Allgemeinen.

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EVGs neueste Entwicklungen in Direkt-Waferbonding ermöglichen im Gegensatz zu SOI oder anderen herkömmlichen Engineered Substrates auch ganz neue Arten von Engineered Substrates mit oxidfreien und elektrisch leitenden Schnittstellen. Das EVG850 ComBond Vakuum-Clustersystem begründet einen neuen Standard im kovalenten Direkt-Bonding.