SiCOI пластинасы 4 дюймдік 6 дюймдік HPSI SiC SiO2 Si субатратының құрылымы

SiCOI пластинасы 4 дюйм 6 дюймдік HPSI SiC SiO2 Si субатрат құрылымы Таңдаулы сурет

Қысқаша сипаттама:

Бұл мақалада кремний диоксиді (SiO₂ қабаты) кремний диоксидіне (SiO₂ қабаты) жабыстырылған жоғары таза жартылай оқшаулағыш (HPSI) кремний карбиді (SiC) қабаттары бар 4 дюймдік және 6 дюймдік субстраттарға ерекше назар аудара отырып, изолятордағы кремний карбиді (SiCOI) пластинкаларына егжей-тегжейлі шолу жасалады. SiCOI құрылымы SiC ерекше электрлік, жылулық және механикалық қасиеттерін оксид қабатының электрлік оқшаулау артықшылықтарымен және кремний субстратының механикалық қолдауымен біріктіреді. HPSI SiC пайдалану субстрат өткізгіштігін азайту және паразиттік шығындарды азайту арқылы құрылғы өнімділігін жақсартады, бұл пластиналарды жоғары қуатты, жоғары жиілікті және жоғары температуралы жартылай өткізгіш қолданбалар үшін тамаша етеді. Бұл көпқабатты конфигурацияның өндіру процесі, материал сипаттамалары және құрылымдық артықшылықтары талқыланып, оның келесі буынның қуат электроникасы мен микроэлектромеханикалық жүйелеріне (MEMS) сәйкестігіне баса назар аударылады. Зерттеу сонымен қатар 4-дюймдік және 6-дюймдік SiCOI пластинкаларының қасиеттері мен әлеуетті қолданбаларын салыстырады, кеңейтілген жартылай өткізгіш құрылғылардың ауқымдылығы мен интеграция перспективаларын көрсетеді.

Бізге электрондық поштаны жіберіңіз

Ерекше өзгешеліктері

SiCOI пластинкасының құрылымы

HPB (Жоғары өнімділік байланысы) BIC (Байланысты біріктірілген тізбек) және SOD (Алмаздағы кремний немесе изолятордағы кремний тәрізді технология). Оған мыналар кіреді:

Өнімділік көрсеткіштері:

Дәлдік, қате түрлері (мысалы, "Қате жоқ", "Мән қашықтығы") және қалыңдық өлшемдері (мысалы, "Тікелей қабат қалыңдығы/кг") сияқты параметрлерді тізімдейді.

"ADDR/SYGBDT", "10/0" және т.б. тақырыптардағы сандық мәндері (мүмкін эксперименттік немесе процесс параметрлері) бар кесте.

Қабат қалыңдығы деректері:

«L1 қалыңдығы (A)» және «L270 қалыңдығы (A)» таңбаланған ауқымды қайталанатын жазбалар (Ангстремде болуы мүмкін, 1 Å = 0,1 нм).

Жетілдірілген жартылай өткізгіш пластинкаларға тән әр қабат үшін дәл қалыңдығын басқаратын көп қабатты құрылымды ұсынады.

SiCOI вафли құрылымы

SiCOI (Оқшаулағыштағы кремний карбиді) - SOI (Оқшаулағыштағы кремний) сияқты оқшаулағыш қабаты бар кремний карбиді (SiC) біріктірілген, бірақ жоғары қуат/жоғары температура қолданбалары үшін оңтайландырылған арнайы пластинка құрылымы. Негізгі мүмкіндіктер:

Қабат құрамы:

Жоғарғы қабат: бір кристалды кремний карбиді (SiC) жоғары электрондардың қозғалғыштығы мен термиялық тұрақтылығы үшін.

Жерленген изолятор: әдетте SiO₂ (оксид) немесе гауһар (SOD) паразиттік сыйымдылықты азайту және оқшаулауды жақсарту үшін.

Негізгі субстрат: механикалық қолдауға арналған кремний немесе поликристалды SiC

SiCOI пластинкасының қасиеттері

Электрлік қасиеттері Кең жолақ аралығы (4H-SiC үшін 3,2 эВ): Жоғары бұзылу кернеуін (кремнийден >10 × жоғары) қосады. Ағып кету токтарын азайтады, қуат құрылғыларының тиімділігін арттырады.

Жоғары электрондардың қозғалғыштығы:~900 см²/V·s (4H-SiC) қарсы ~1,400 см²/V·s (Si), бірақ жоғары өріс өнімділігі жақсырақ.

Төмен қарсылық:SiCOI негізіндегі транзисторлар (мысалы, MOSFET) өткізгіштік жоғалтуларды көрсетеді.

Өте жақсы оқшаулау:Жерленген оксид (SiO₂) немесе гауһар қабаты паразиттік сыйымдылықты және айқасуды азайтады.

Жылу қасиеттеріЖоғары жылуөткізгіштік:SiC (4H-SiC үшін ~490 Вт/м·К) қарсы Si (~150 Вт/м·К). Алмаз (оқшаулағыш ретінде пайдаланылса) 2000 Вт/м·К-ден асып, жылудың таралуын күшейтеді.

Термиялық тұрақтылық:>300°C (кремний үшін ~150°C салыстырғанда) сенімді жұмыс істейді. Қуат электроникасындағы салқындату талаптарын азайтады.

3. Механикалық және химиялық қасиеттеріТөтенше қаттылық (~9,5 Мох): Тозуға төзімді, SiCOI-ны қатал орталарға төзімді етеді.

Химиялық инерттілік:Қышқыл/сілтілі жағдайларда да тотығуға және коррозияға қарсы тұрады.

Төмен термиялық кеңею:Басқа жоғары температуралық материалдармен жақсы сәйкес келеді (мысалы, GaN).

4. Құрылымдық артықшылықтар (Bulk SiC немесе SOI қарсы)

Төмендетілген субстрат шығындары:Оқшаулағыш қабат субстратқа токтың ағып кетуіне жол бермейді.

Жақсартылған RF өнімділігі:Төменгі паразиттік сыйымдылық жылдамырақ ауысуға мүмкіндік береді (5G/mmWave құрылғылары үшін пайдалы).

Икемді дизайн:Жұқа SiC үстіңгі қабаты құрылғыны оңтайландырылған масштабтауға мүмкіндік береді (мысалы, транзисторлардағы ультра жұқа арналар).

SOI & Bulk SiC-пен салыстыру

Меншік	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	Көлемді SiC
Жолақ	3,2 эВ (SiC)	1,1 эВ (Si)	3,2 эВ (SiC)
Жылу өткізгіштік	Жоғары (SiC + алмаз)	Төмен (SiO₂ жылу ағынын шектейді)	Жоғары (тек SiC)
Бұзылу кернеуі	Өте жоғары	Орташа	Өте жоғары
Құны	Жоғарырақ	Төмен	Ең жоғары (таза SiC)

SiCOI вафли қосымшалары

Қуат электроникасы
SiCOI пластиналары MOSFETs, Schottky диодтары және қуат қосқыштары сияқты жоғары вольтты және жоғары қуатты жартылай өткізгіш құрылғыларда кеңінен қолданылады. SiC диапазонының кең диапазоны және жоғары бұзылу кернеуі жоғалтуларды азайту және жақсартылған жылу өнімділігі арқылы қуатты тиімді түрлендіруге мүмкіндік береді.

Радиожиілік (RF) құрылғылары
SiCOI пластиналарындағы оқшаулағыш қабат паразиттік сыйымдылықты азайтып, оларды телекоммуникация, радар және 5G технологияларында қолданылатын жоғары жиілікті транзисторлар мен күшейткіштерге қолайлы етеді.

Микроэлектромеханикалық жүйелер (MEMS)
SiCOI пластиналары SiC химиялық инерттілігі мен механикалық беріктігінің арқасында қатал ортада сенімді жұмыс істейтін MEMS сенсорлары мен жетектерін жасау үшін сенімді платформаны қамтамасыз етеді.

Жоғары температуралы электроника
SiCOI кәдімгі кремний құрылғылары істен шыққан кезде автомобиль, аэроғарыш және өнеркәсіптік қолданбаларды пайдалана отырып, жоғары температурада өнімділік пен сенімділікті сақтайтын электроникаға мүмкіндік береді.

Фотоникалық және оптоэлектронды құрылғылар
SiC оптикалық қасиеттері мен оқшаулағыш қабатының үйлесімі жақсартылған жылуды басқарумен фотонды тізбектерді біріктіруді жеңілдетеді.

Радиациямен шыңдалған электроника
SiC-тің радиациялық төзімділігіне байланысты SiCOI пластиналары жоғары радиациялық ортаға төтеп беретін құрылғыларды қажет ететін ғарыштық және ядролық қолданбалар үшін өте қолайлы.

SiCOI вафельінің сұрақ-жауаптары

1-сұрақ: SiCOI вафли дегеніміз не?

A: SiCOI изолятордағы кремний карбиді дегенді білдіреді. Бұл кремний субстратымен бекітілген оқшаулағыш қабатқа (әдетте кремний диоксиді, SiO₂) кремний карбидінің (SiC) жұқа қабаты байланыстырылған жартылай өткізгіш пластинаның құрылымы. Бұл құрылым SiC тамаша қасиеттерін оқшаулағыштан электрлік оқшаулаумен біріктіреді.

2-сұрақ: SiCOI пластинкаларының негізгі артықшылықтары қандай?

A: Негізгі артықшылықтарға жоғары бұзылу кернеуі, кең жолақ аралығы, тамаша жылу өткізгіштік, жоғары механикалық қаттылық және оқшаулағыш қабаттың арқасында паразиттік сыйымдылықтың төмендеуі жатады. Бұл құрылғының өнімділігін, тиімділігін және сенімділігін жақсартады.

3-сұрақ: SiCOI пластинкаларының типтік қолданбалары қандай?

A: Олар қуатты электроникада, жоғары жиілікті RF құрылғыларында, MEMS сенсорларында, жоғары температуралы электроникада, фотоникалық құрылғыларда және радиациямен шыңдалған электроникада қолданылады.