Wat is SOI-wafer?

Wafer met een dunne siliciumlaag op een siliciumsubstraat, gescheiden door een begraven oxidelaag (BOX-laag). Wordt gemaakt met onder meer een methode waarbij een met waterstofionen geïmplanteerde wafer wordt gebonden en afgesplitst. Heeft een kleine parasitaire capaciteit en wordt gebruikt voor FD-SOI en MEMS.

Japanse benaming: SOIウエハ

“SOI-wafer” komt voor in 3 oefenvragen uit 2 onderwerpen, bijv. Siliciumfotonica, Siliciumwafers.

Vakgebied: Siliciumwafers

Nu oefenen: vragen over SOI-wafer

Wat is de belangrijkste functie van de begraven oxidelaag (BOX-laag) van de SOI-wafers die in siliciumfotonica worden gebruikt?

  1. AZe werkt als absorptielaag van een fotodetector onder de golfgeleider, die licht van telecomgolflengten absorbeert en in stroom omzet
  2. BZe werkt als lichtemitterende laag om licht op te wekken in de siliciumlaag aan het oppervlak
  3. CZe vormt de onderste mantel (cladding) van de golfgeleider en voorkomt dat licht naar het siliciumsubstraat weglekt
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: C. Ze vormt de onderste mantel (cladding) van de golfgeleider en voorkomt dat licht naar het siliciumsubstraat weglekt

Een SOI-wafer (Silicon on Insulator) bestaat uit een siliciumsubstraat met daarop een begraven oxidelaag (BOX) en daarbovenop een dunne monokristallijne siliciumlaag. De bovenste siliciumlaag (vaak 220 nm dik) wordt bewerkt tot golfgeleiders, en de BOX met lage brekingsindex vormt de onderste mantel. Als de BOX te dun is, lekt het licht dat buiten de golfgeleider doordringt (evanescent licht) weg naar het siliciumsubstraat met hoge brekingsindex; daarom wordt vaak een dikke BOX van circa 2–3 µm gebruikt. Oxide heeft een grote bandgap en absorbeert of emitteert geen licht.

Welke beschrijving van heterogene integratie, een van de methoden om lasers in optische siliciumcircuits op te nemen, is juist?

  1. ASiliciumgolfgeleiders worden zwaar gedoteerd, zodat silicium zelf een directe bandovergang krijgt en licht uitzendt
  2. BKristallagen van InP-gebaseerde verbindingshalfgeleiders worden op een SOI-wafer gebonden en daarna bewerkt, en het laserlicht wordt overgedragen naar de siliciumgolfgeleider
  3. CInP-kristallen worden direct epitaxiaal op silicium gegroeid, zonder risico op defecten door verschillen in roosterconstante
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: B. Kristallagen van InP-gebaseerde verbindingshalfgeleiders worden op een SOI-wafer gebonden en daarna bewerkt, en het laserlicht wordt overgedragen naar de siliciumgolfgeleider

Silicium heeft een indirecte bandovergang en kan niet efficiënt licht uitzenden, zodat voor lasers verbindingshalfgeleiders worden gebruikt. Bij heterogene integratie worden kristallen (wafers of chips) met een InP-gebaseerde lichtemitterende laag op een SOI-wafer gebonden, wordt het InP-substraat verwijderd en worden de lasers met halfgeleiderprocessen gevormd. Omdat de uitlijning met de siliciumgolfgeleiders via lithografie gebeurt, kunnen veel lasers nauwkeuriger worden geïntegreerd dan wanneer componenten één voor één worden geplaatst, en wordt het licht via onder meer tapers naar de siliciumgolfgeleider overgedragen. Dotering verandert het karakter van de indirecte bandovergang niet, en de roosterconstanten van InP en Si verschillen circa 8%, zodat defecten bij directe groei een probleem vormen.

“SOI-wafer” in de toelichting

Vragen met “SOI-wafer” (3)

  1. Wat is de belangrijkste functie van de begraven oxidelaag (BOX-laag) van de SOI-wafers die in siliciumfotonica worden gebruikt?
  2. Welke beschrijving van heterogene integratie, een van de methoden om lasers in optische siliciumcircuits op te nemen, is juist?
  3. Welke typische productiemethode voor SOI-wafers is juist?

Vergelijkingen met deze term

Verwante termen

Siliciumfotonica Brekingsindex Golfgeleider Bandgap (bandkloof) Indirecte bandovergang (indirect bandgap) InP (indiumfosfide) Via CMP Czochralski-methode (CZ-methode) DZ (denuded zone)

Naar de woordenlijst