SOI(Silicon On Insulator)기술에 대해 간략히 설명해보세요.

반도체의 원자 2∼3개분의 두께로 높은 유전율을 가지는 물질막을 만드는 것은 어렵다. 따라서 원자를 깨끗하게 배열한 후 반응을 일으켜 절연막을 만드는 Atomic Layer Deposition 기술이 필요하다. 기존의 트랜지스터는 절연재료로 산화 실리콘을 사용한다.

한편 트랜지스터의 소스와 드레인 간의 누설전류를 줄이기 위해서는 SOI(Silicon On Insulator)라는 기술이 연구되고 있다. 이것은 트랜지스터를 만드는 웨이퍼를 실리콘, 절연체, 실리콘의 3층 구조로 만드는 것이다. 절연층을 사이에 두어 하단의 실리콘에 흐르는 전류를 줄이는 효과가 있다.

SOI기술은 크게 2가지 방식이 있다. 그 차이는 트랜지스터를 구성하는 실리콘 층의 두께에 따른 것이다. 실리콘 층을 얇게 절연체 위에 만드는 방식과 실리콘 층이 두껍고, 트랜지스터 하단의 층이 얇은 방식이 있다. 전자를 PD-SOI(Partially Depleted Substrate), 후자를 Ultra Thin Body SOI라 부르고 있다.

SOI 웨이퍼는 표면과 기층부 사이에 절연층을 인위적으로 형성시켜 기층부로부터의 영향을 제거하여 절연체 위에 형성된 고순도 실리콘층의 가공, 효율 및 특성을 대폭 향상시킨 웨이퍼이다. 따라서 SOI 웨이퍼의 가격이 기존 실리콘 웨이퍼에 비해 다소 비싸더라도 전체적인 생산비용이 줄어들기 때문에 오히려 이익을 얻을 수 있다.

[최신 SOI 기술 적용 사례]

최근에는 FD-SOI(Fully Depleted SOI) 기술이 자동차용 MCU, IoT 기기, RF 칩 분야에서 활발히 채택되고 있다. STMicroelectronics의 22nm FD-SOI 공정은 낮은 소비전력과 우수한 고온 특성으로 차량용 반도체 시장에서 주목받고 있으며, 삼성전자도 28nm FD-SOI 공정을 IoT·웨어러블 기기용으로 공급하고 있다. RF-SOI는 스마트폰의 안테나 튜너, RF 스위치 등 RF 프론트엔드 모듈에 광범위하게 적용되어 있으며, GlobalFoundries의 RF-SOI 플랫폼이 주요 RF 칩 제조에 활용되고 있다.