Пластина SiCOI 4 дюйми 6 дюймів HPSI SiC SiO2 Si субатратна структура

Короткий опис:

У цій статті представлено детальний огляд пластин карбіду кремнію на ізоляторі (SiCOI), зокрема, 4-дюймові та 6-дюймові підкладки з високочистими напівізоляційними (HPSI) шарами карбіду кремнію (SiC), нанесеними на ізоляційні шари діоксиду кремнію (SiO₂) поверх кремнієвих (Si) підкладок. Структура SiCOI поєднує виняткові електричні, теплові та механічні властивості SiC з перевагами електроізоляції оксидного шару та механічної підтримки кремнієвої підкладки. Використання HPSI SiC підвищує продуктивність пристрою, мінімізуючи провідність підкладки та зменшуючи паразитні втрати, що робить ці пластини ідеальними для високопотужних, високочастотних та високотемпературних напівпровідникових застосувань. Обговорюється процес виготовлення, характеристики матеріалів та структурні переваги цієї багатошарової конфігурації, підкреслюючи її актуальність для силової електроніки та мікроелектромеханічних систем (MEMS) наступного покоління. У дослідженні також порівнюються властивості та потенційні застосування 4-дюймових та 6-дюймових пластин SiCOI, підкреслюючи масштабованість та перспективи інтеграції для передових напівпровідникових пристроїв.

Надіслати нам електронного листа

Особливості

Структура пластини SiCOI

HPB (високопродуктивне з'єднання), BIC (інтегральна схема зі з'єднанням) та SOD (технологія кремнію на алмазі або кремнію на ізоляторі). Вона включає:

Показники продуктивності:

Перелічує такі параметри, як точність, типи помилок (наприклад, «Без помилки», «Відстань між значеннями») та вимірювання товщини (наприклад, «Товщина прямого шару/кг»).

Таблиця з числовими значеннями (можливо, експериментальними або технологічними параметрами) під такими заголовками, як «ADDR/SYGBDT», «10/0» тощо.

Дані про товщину шару:

Багато повторюваних записів з позначками від «Товщина L1 (A)» до «Товщина L270 (A)» (ймовірно, в ангстремах, 1 Å = 0,1 нм).

Пропонує багатошарову структуру з точним контролем товщини для кожного шару, типову для сучасних напівпровідникових пластин.

Структура пластини SiCOI

SiCOI (карбід кремнію на ізоляторі) – це спеціалізована структура пластини, що поєднує карбід кремнію (SiC) з ізоляційним шаром, подібна до SOI (кремній на ізоляторі), але оптимізована для застосувань з високою потужністю/високою температурою. Основні характеристики:

Склад шару:

Верхній шар: Монокристалічний карбід кремнію (SiC) для високої рухливості електронів та термічної стабільності.

Закопаний ізолятор: зазвичай SiO₂ (оксид) або алмаз (в SOD) для зменшення паразитної ємності та покращення ізоляції.

Базова підкладка: кремній або полікристалічний SiC для механічної підтримки

Властивості пластин SiCOI

Електричні властивості Широка заборонена зона (3,2 еВ для 4H-SiC): Забезпечує високу пробивну напругу (>10× вищу, ніж у кремнію). Зменшує струми витоку, підвищуючи ефективність силових пристроїв.

Висока рухливість електронів:~900 см²/В·с (4H-SiC) проти ~1400 см²/В·с (Si), але кращі характеристики у високопольових діапазонах.

Низький опір увімкнення:Транзистори на основі SiCOI (наприклад, MOSFET) демонструють менші втрати провідності.

Відмінна ізоляція:Прихований шар оксиду (SiO₂) або алмазу мінімізує паразитну ємність та перехресні перешкоди.

Теплові властивостіВисока теплопровідність: SiC (~490 Вт/м·K для 4H-SiC) проти Si (~150 Вт/м·K). Алмаз (якщо використовується як ізолятор) може перевищувати 2000 Вт/м·K, що покращує тепловіддачу.

Термічна стабільність:Надійно працює при температурі >300°C (порівняно з ~150°C для кремнію). Зменшує вимоги до охолодження в силовій електроніці.

3. Механічні та хімічні властивостіНадзвичайна твердість (~9,5 за шкалою Мооса): стійкий до зношування, що робить SiCOI міцним у суворих умовах.

Хімічна інертність:Стійкий до окислення та корозії, навіть у кислих/лужних середовищах.

Низьке теплове розширення:Добре поєднується з іншими високотемпературними матеріалами (наприклад, GaN).

4. Структурні переваги (порівняно з об'ємним SiC або SOI)

Зменшення втрат субстрату:Ізоляційний шар запобігає витоку струму в підкладку.

Покращена радіочастотна продуктивність:Нижча паразитна ємність забезпечує швидше перемикання (корисно для пристроїв 5G/mmWave).

Гнучкий дизайн:Тонкий верхній шар SiC дозволяє оптимізувати масштабування пристроїв (наприклад, надтонкі канали в транзисторах).

Порівняння з SOI та об'ємним SiC

Нерухомість	SiCOI	КНІ (Si/SiO₂/Si)	Об'ємний SiC
Ширина забороненої зони	3,2 еВ (SiC)	1,1 еВ (Si)	3,2 еВ (SiC)
Теплопровідність	Високий (SiC + алмаз)	Низький (SiO₂ обмежує тепловий потік)	Високий (лише SiC)
Пробивна напруга	Дуже високий	Помірний	Дуже високий
Вартість	Вища	Нижня	Найвищий (чистий SiC)

Застосування пластин SiCOI

Силова електроніка
Пластини SiCOI широко використовуються у високовольтних та потужних напівпровідникових пристроях, таких як MOSFET, діоди Шотткі та силові ключі. Широка заборонена зона та висока пробивна напруга SiC забезпечують ефективне перетворення енергії зі зменшеними втратами та покращеними тепловими характеристиками.

Радіочастотні (РЧ) пристрої
Ізоляційний шар у пластинах SiCOI зменшує паразитну ємність, що робить їх придатними для високочастотних транзисторів та підсилювачів, що використовуються в телекомунікаціях, радарах та технологіях 5G.

Мікроелектромеханічні системи (MEMS)
Пластини SiCOI забезпечують надійну платформу для створення MEMS-сенсорів та виконавчих механізмів, які надійно працюють у суворих умовах завдяки хімічній інертності та механічній міцності SiC.

Високотемпературна електроніка
SiCOI дозволяє електроніці підтримувати продуктивність та надійність за підвищених температур, що є перевагою для автомобільної, аерокосмічної та промислової галузей, де традиційні кремнієві пристрої не виходять з ладу.

Фотонні та оптоелектронні пристрої
Поєднання оптичних властивостей SiC та ізоляційного шару сприяє інтеграції фотонних схем з покращеним терморегулюванням.

Радіаційно-стійка електроніка
Завдяки властивій SiC радіаційній стійкості, пластини SiCOI ідеально підходять для космічних та ядерних застосувань, що вимагають пристроїв, стійких до високої радіації.

Запитання та відповіді щодо пластин SiCOI

Q1: Що таке пластина SiCOI?

A: SiCOI розшифровується як «карбід кремнію на ізоляторі». Це напівпровідникова структура пластини, де тонкий шар карбіду кремнію (SiC) нанесений на ізоляційний шар (зазвичай діоксид кремнію, SiO₂), який підтримується кремнієвою підкладкою. Ця структура поєднує чудові властивості SiC з електричною ізоляцією від ізолятора.

Q2: Які основні переваги пластин SiCOI?

A: Основні переваги включають високу пробивну напругу, широку заборонену зону, чудову теплопровідність, високу механічну твердість та знижену паразитну ємність завдяки ізоляційному шару. Це призводить до покращення продуктивності, ефективності та надійності пристрою.

Q3: Які типові застосування пластин SiCOI?

В: Вони використовуються в силовій електроніці, високочастотних радіочастотних пристроях, MEMS-датчиках, високотемпературній електроніці, фотонних пристроях та радіаційно-стійкій електроніці.