SiCOI vafeļu 4 collu 6 collu HPSI SiC SiO2 Si substrāta struktūra

SiCOI vafele 4 collu 6 collu HPSI SiC SiO2 Si substrāta struktūra Piedāvātais attēls

Īss apraksts:

Šajā rakstā sniegts detalizēts silīcija karbīda uz izolatora (SiCOI) plākšņu pārskats, īpaši koncentrējoties uz 4 collu un 6 collu substrātiem, kas satur augstas tīrības pakāpes daļēji izolējošus (HPSI) silīcija karbīda (SiC) slāņus, kas savienoti ar silīcija dioksīda (SiO₂) izolācijas slāņiem virs silīcija (Si) substrātiem. SiCOI struktūra apvieno SiC izcilās elektriskās, termiskās un mehāniskās īpašības ar oksīda slāņa elektriskās izolācijas priekšrocībām un silīcija substrāta mehānisko atbalstu. HPSI SiC izmantošana uzlabo ierīces veiktspēju, samazinot substrāta vadītspēju un samazinot parazītiskos zudumus, padarot šīs plāksnītes ideāli piemērotas augstas jaudas, augstas frekvences un augstas temperatūras pusvadītāju lietojumprogrammām. Tiek apspriests šīs daudzslāņu konfigurācijas izgatavošanas process, materiālu īpašības un strukturālās priekšrocības, uzsverot tās atbilstību nākamās paaudzes jaudas elektronikai un mikroelektromehāniskajām sistēmām (MEMS). Pētījumā tiek salīdzinātas arī 4 collu un 6 collu SiCOI plākšņu īpašības un potenciālie pielietojumi, izceļot mērogojamību un integrācijas perspektīvas modernām pusvadītāju ierīcēm.

Sūtiet mums e-pastu

Funkcijas

SiCOI vafeļu struktūra

HPB (augstas veiktspējas savienošana), BIC (savienota integrētā shēma) un SOD (silīcija uz dimanta vai silīcija uz izolatora līdzīga tehnoloģija). Tajā ietilpst:

Veiktspējas rādītāji:

Uzskaita tādus parametrus kā precizitāte, kļūdu veidi (piemēram, "Nav kļūdas", "Vērtības attālums") un biezuma mērījumi (piemēram, "Tiešā slāņa biezums/kg").

Tabula ar skaitliskām vērtībām (iespējams, eksperimentāliem vai procesa parametriem) zem virsrakstiem, piemēram, "ADDR/SYGBDT", "10/0" utt.

Slāņa biezuma dati:

Plaši atkārtoti ieraksti ar apzīmējumiem "L1 Biezums (A)" līdz "L270 Biezums (A)" (iespējams, Ångstrēmos, 1 Å = 0,1 nm).

Ierosina daudzslāņu struktūru ar precīzu katra slāņa biezuma kontroli, kas ir raksturīga progresīvām pusvadītāju plāksnēm.

SiCOI vafeļu struktūra

SiCOI (Silicon Carbide on Insulator — silīcija karbīds uz izolatora) ir specializēta plākšņu struktūra, kas apvieno silīcija karbīdu (SiC) ar izolācijas slāni, līdzīgi kā SOI (Silicon-on-Insulator — silīcijs uz izolatora), bet optimizēta lieljaudas/augstas temperatūras lietojumiem. Galvenās iezīmes:

Slāņa sastāvs:

Virsējais slānis: monokristāla silīcija karbīds (SiC) augstai elektronu mobilitātei un termiskajai stabilitātei.

Aprakts izolators: Parasti SiO₂ (oksīds) vai dimants (SOD veidā), lai samazinātu parazītisko kapacitāti un uzlabotu izolāciju.

Pamatnes substrāts: silīcijs vai polikristālisks SiC mehāniskai atbalstam

SiCOI vafeļu īpašības

Elektriskās īpašības Plaša joslas sprauga (3,2 eV 4H-SiC): Nodrošina augstu sabrukšanas spriegumu (>10 × augstāku nekā silīcijam). Samazina noplūdes strāvas, uzlabojot efektivitāti barošanas ierīcēs.

Augsta elektronu mobilitāte:~900 cm²/V·s (4H-SiC) salīdzinājumā ar ~1400 cm²/V·s (Si), bet labāka veiktspēja lielā laukā.

Zema ieslēgšanās pretestība:SiCOI bāzes tranzistoriem (piemēram, MOSFET) ir zemāki vadītspējas zudumi.

Lieliska izolācija:Apraktais oksīda (SiO₂) vai dimanta slānis samazina parazītisko kapacitāti un šķērsrunas.

Termiskās īpašībasAugsta siltumvadītspēja: SiC (~490 W/m·K 4H-SiC) salīdzinājumā ar Si (~150 W/m·K). Dimants (ja to izmanto kā izolatoru) var pārsniegt 2000 W/m·K, uzlabojot siltuma izkliedi.

Termiskā stabilitāte:Droši darbojas >300°C temperatūrā (salīdzinājumā ar ~150°C silīcijam). Samazina dzesēšanas prasības jaudas elektronikā.

3. Mehāniskās un ķīmiskās īpašībasĪpaša cietība (~9,5 pēc Mosa skalas): Izturīgs pret nodilumu, padarot SiCOI izturīgu skarbajā vidē.

Ķīmiskā inertitāte:Iztur pret oksidēšanos un koroziju pat skābā/sārmainā vidē.

Zema termiskā izplešanās:Labi sader ar citiem augstas temperatūras materiāliem (piemēram, GaN).

4. Strukturālās priekšrocības (salīdzinājumā ar SiC vai SOI masu)

Samazināti substrāta zudumi:Izolācijas slānis novērš strāvas noplūdi substrātā.

Uzlabota radiofrekvenču (RF) veiktspēja:Zemāka parazitārā kapacitāte nodrošina ātrāku komutāciju (noderīgi 5G/mmWave ierīcēm).

Elastīgs dizains:Plānais SiC virsējais slānis ļauj optimizēt ierīces mērogošanu (piemēram, īpaši plānus kanālus tranzistoros).

Salīdzinājums ar SOI un SiC masu

Īpašums	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	SiC beztaras
Joslu sprauga	3,2 eV (SiC)	1,1 eV (Si)	3,2 eV (SiC)
Siltumvadītspēja	Augsts (SiC + dimants)	Zems (SiO₂ ierobežo siltuma plūsmu)	Augsts (tikai SiC)
Sadalīšanās spriegums	Ļoti augsts	Vidējs	Ļoti augsts
Izmaksas	Augstāks	Zemāks	Augstākais (tīrs SiC)

SiCOI vafeļu pielietojumi

Jaudas elektronika
SiCOI plāksnes tiek plaši izmantotas augstsprieguma un lieljaudas pusvadītāju ierīcēs, piemēram, MOSFET, Šotki diodēs un jaudas slēdžos. SiC platā joslas josla un augstais sabrukšanas spriegums nodrošina efektīvu jaudas pārveidošanu ar samazinātiem zudumiem un uzlabotu termisko veiktspēju.

Radiofrekvenču (RF) ierīces
SiCOI plākšņu izolācijas slānis samazina parazītisko kapacitāti, padarot tās piemērotas augstfrekvences tranzistoriem un pastiprinātājiem, ko izmanto telekomunikācijās, radaros un 5G tehnoloģijās.

Mikroelektromehāniskās sistēmas (MEMS)
SiCOI plāksnes nodrošina stabilu platformu MEMS sensoru un izpildmehānismu izgatavošanai, kas SiC ķīmiskās inertitātes un mehāniskās izturības dēļ droši darbojas skarbos apstākļos.

Augstas temperatūras elektronika
SiCOI nodrošina elektroniku, kas saglabā veiktspēju un uzticamību paaugstinātā temperatūrā, sniedzot labumu automobiļu, kosmosa un rūpniecības lietojumprogrammām, kurās parastās silīcija ierīces nedarbojas.

Fotoniskās un optoelektroniskās ierīces
SiC optisko īpašību un izolācijas slāņa kombinācija atvieglo fotonisko shēmu integrāciju ar uzlabotu siltuma pārvaldību.

Radiācijas izturīga elektronika
Pateicoties SiC raksturīgajai starojuma tolerancei, SiCOI plāksnes ir ideāli piemērotas kosmosa un kodolenerģijas lietojumprogrammām, kurām nepieciešamas ierīces, kas iztur augstu starojuma vidi.

SiCOI vafeļu jautājumi un atbildes

1. jautājums: Kas ir SiCOI vafele?

A: SiCOI apzīmē Silicon Carbide-on-Insulator (Silicon karbīds uz izolatora). Tā ir pusvadītāju plāksnītes struktūra, kurā plāns silīcija karbīda (SiC) slānis ir savienots ar izolācijas slāni (parasti silīcija dioksīdu, SiO₂), ko atbalsta silīcija substrāts. Šī struktūra apvieno SiC lieliskās īpašības ar elektrisko izolāciju no izolatora.

2. jautājums: Kādas ir SiCOI vafeļu galvenās priekšrocības?

A: Galvenās priekšrocības ir augsts sabrukšanas spriegums, plaša joslas sprauga, lieliska siltumvadītspēja, augstāka mehāniskā cietība un samazināta parazītiskā kapacitāte, pateicoties izolācijas slānim. Tas uzlabo ierīces veiktspēju, efektivitāti un uzticamību.

3. jautājums: Kādi ir SiCOI vafeļu tipiskie pielietojumi?

A: Tos izmanto jaudas elektronikā, augstfrekvences radiofrekvenču ierīcēs, MEMS sensoros, augstas temperatūras elektronikā, fotoniskās ierīcēs un pret radiāciju izturīgā elektronikā.