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

Қысқаша сипаттама:

Бұл мақалада кремний карбидін оқшаулағышқа (SiCOI) пластиналарына егжей-тегжейлі шолу жасалған, атап айтқанда, кремний диоксиді (SiO₂) оқшаулағыш қабаттарына бекітілген жоғары тазалықтағы жартылай оқшаулағыш (HPSI) кремний карбиді (SiC) қабаттары бар 4 дюймдік және 6 дюймдік төсеніштерге баса назар аударылған. SiCOI құрылымы SiC-тің ерекше электрлік, жылулық және механикалық қасиеттерін оксид қабатының электрлік оқшаулау артықшылықтарымен және кремний төсенішінің механикалық тірегімен біріктіреді. HPSI SiC пайдалану төсеніш өткізгіштігін азайту және паразиттік шығындарды азайту арқылы құрылғының өнімділігін арттырады, бұл пластиналарды жоғары қуатты, жоғары жиілікті және жоғары температуралы жартылай өткізгіш қолданбалар үшін өте қолайлы етеді. Бұл көп қабатты конфигурацияның өндіріс процесі, материалдық сипаттамалары және құрылымдық артықшылықтары талқыланады, оның келесі буын энергетикалық электроника және микроэлектромеханикалық жүйелер (MEMS) үшін өзектілігін атап өтеді. Зерттеу сонымен қатар 4 дюймдік және 6 дюймдік SiCOI пластиналарының қасиеттері мен әлеуетті қолданылуын салыстырады, озық жартылай өткізгіш құрылғылар үшін масштабталу және интеграциялау перспективаларын көрсетеді.

Бізге электрондық пошта жіберіңіз

Ерекше өзгешеліктері

SiCOI пластинасының құрылымы

HPB (жоғары өнімді байланыстыру) BIC (байланыстырылған интегралдық микросхема) және SOD (алмаздағы кремний немесе оқшаулағыштағы 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» сияқты тақырыптар астында сандық мәндері (мүмкін эксперименттік немесе процесс параметрлері) бар кесте.

Қабат қалыңдығы туралы деректер:

«L1 қалыңдығы (A)»-дан «L270 қалыңдығы (A)»-ға дейін белгіленген қайталанатын кең жазбалар (Ångströms-пен салыстырғанда, 1 Å = 0,1 нм болуы мүмкін).

Жетілдірілген жартылай өткізгіш пластиналарға тән әр қабат үшін дәл қалыңдықты басқару мүмкіндігі бар көп қабатты құрылымды ұсынады.

SiCOI пластинасының құрылымы

SiCOI (изолятордағы кремний карбиді) - кремний карбидін (SiC) оқшаулағыш қабатпен біріктіретін мамандандырылған пластина құрылымы, SOI (изолятордағы кремний) сияқты, бірақ жоғары қуатты/жоғары температуралы қолданбаларға оңтайландырылған. Негізгі ерекшеліктері:

Қабат құрамы:

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

Жерленген оқшаулағыш: Әдетте паразиттік сыйымдылықты азайту және оқшаулауды жақсарту үшін SiO₂ (оксид) немесе алмас (SOD түрінде).

Негізгі субстрат: механикалық тірек үшін кремний немесе поликристалды SiC

SiCOI пластинасының қасиеттері

Электрлік қасиеттер Кең диапазонды диапазон (4H-SiC үшін 3,2 эВ): Жоғары тесілу кернеуін қамтамасыз етеді (кремнийден >10 есе жоғары). Ағып кету токтарын азайтады, қуат құрылғыларының тиімділігін арттырады.

Электрондардың жоғары қозғалғыштығы:~900 см²/V·s (4H-SiC) vs. ~1400 см²/V·s (Si), бірақ жоғары өрісті өнімділік жақсырақ.

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

Тамаша оқшаулау:Жерленген оксид (SiO₂) немесе алмас қабаты паразиттік сыйымдылықты және өзара әрекеттесуді азайтады.

Жылулық қасиеттерЖоғары жылу өткізгіштік: SiC (4H-SiC үшін ~490 Вт/м·К) және Si (~150 Вт/м·К). Алмаз (изолятор ретінде пайдаланылса) 2000 Вт/м·К-тан асып кетуі мүмкін, бұл жылу диссипациясын күшейтеді.

Термиялық тұрақтылық:>300°C температурада сенімді жұмыс істейді (кремний үшін ~150°C-пен салыстырғанда). Қуатты электроникадағы салқындату талаптарын азайтады.

3. Механикалық және химиялық қасиеттерӨте қатты (~9,5 Мосс): Тозуға төзімді, бұл SiCOI-ді қатал ортада қолдануға төзімді етеді.

Химиялық инерттілік:Қышқылдық/сілтілік ортада да тотығуға және коррозияға төзімді.

Төмен жылулық кеңею:Басқа жоғары температуралы материалдармен (мысалы, GaN) жақсы үйлеседі.

4. Құрылымдық артықшылықтар (көлемді SiC немесе SOI-мен салыстырғанда)

Субстрат шығындарының азаюы:Оқшаулағыш қабат токтың негізге ағып кетуіне жол бермейді.

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

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

SOI және көлемді SiC салыстыру

Мүлік	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	Көлемді SiC
Bandgap	3,2 эВ (SiC)	1,1 эВ (Si)	3,2 эВ (SiC)
Жылу өткізгіштігі	Жоғары (SiC + гауһар)	Төмен (SiO₂ жылу ағынын шектейді)	Жоғары (тек SiC)
Ақаудың кернеуі	Өте жоғары	Орташа	Өте жоғары
Құны	Жоғары	Төменгі	Ең жоғары (таза SiC)

SiCOI пластиналарының қолданылуы

Қуатты электроника
SiCOI пластиналары MOSFET, Шоттки диодтары және қуат қосқыштары сияқты жоғары вольтты және жоғары қуатты жартылай өткізгіш құрылғыларда кеңінен қолданылады. SiC-дің кең жолақты диапазоны және жоғары тесілу кернеуі шығындарды азайтып және жылу өнімділігін жақсартып, тиімді қуат түрлендіруге мүмкіндік береді.

Радиожиілік (РЖ) құрылғылары
SiCOI пластиналарындағы оқшаулағыш қабат паразиттік сыйымдылықты азайтады, бұл оларды телекоммуникация, радар және 5G технологияларында қолданылатын жоғары жиілікті транзисторлар мен күшейткіштерге жарамды етеді.

Микроэлектромеханикалық жүйелер (MEMS)
SiCOI пластиналары SiC химиялық инерттілігі мен механикалық беріктігіне байланысты қатал ортада сенімді жұмыс істейтін MEMS сенсорлары мен жетектерін жасауға арналған берік платформаны қамтамасыз етеді.

Жоғары температуралы электроника
SiCOI жоғары температурада өнімділік пен сенімділікті сақтайтын электрониканы қамтамасыз етеді, бұл дәстүрлі кремний құрылғылары істен шыққан кезде автомобиль, аэроғарыш және өнеркәсіптік қолданбаларға пайда әкеледі.

Фотондық және оптоэлектрондық құрылғылар
SiC оптикалық қасиеттері мен оқшаулағыш қабатының үйлесімі фотондық тізбектерді жақсартылған жылу басқаруымен біріктіруді жеңілдетеді.

Радиациямен қатайтылған электроника
SiC-тің радиацияға төзімділігіне байланысты, SiCOI пластиналары жоғары радиациялық ортаға төзімді құрылғыларды қажет ететін ғарыштық және ядролық қолданбалар үшін өте қолайлы.

SiCOI пластинасының сұрақ-жауаптары

1-сұрақ: SiCOI пластинасы дегеніміз не?

A: SiCOI изолятордағы кремний карбиді дегенді білдіреді. Бұл кремний карбидінің (SiC) жұқа қабаты оқшаулағыш қабатқа (әдетте кремний диоксиді, SiO₂) жабыстырылған жартылай өткізгіш пластина құрылымы, ол кремний негізімен бекітіледі. Бұл құрылым SiC-нің тамаша қасиеттерін оқшаулағыштан электрлік оқшаулаумен біріктіреді.

2-сұрақ: SiCOI пластиналарының негізгі артықшылықтары қандай?

A: Негізгі артықшылықтарына жоғары тесілу кернеуі, кең жолақты аралық, тамаша жылу өткізгіштік, жоғары механикалық қаттылық және оқшаулағыш қабаттың арқасында паразиттік сыйымдылықтың төмендеуі жатады. Бұл құрылғының өнімділігін, тиімділігін және сенімділігін жақсартуға әкеледі.

3-сұрақ: SiCOI пластиналарының типтік қолданылуы қандай?

A: Олар энергетикалық электроникада, жоғары жиілікті радиожиілікті құрылғыларда, MEMS сенсорларында, жоғары температуралы электроникада, фотондық құрылғыларда және радиациямен қатайтылған электроникада қолданылады.