SiCOI rezina 4-palčna 6-palčna HPSI SiC SiO2 Si subatratna struktura

Kratek opis:

Ta članek predstavlja podroben pregled rezin silicijevega karbida na izolatorju (SiCOI), s posebnim poudarkom na 4-palčnih in 6-palčnih substratih, ki vsebujejo visoko čiste pol-izolacijske (HPSI) plasti silicijevega karbida (SiC), vezane na izolacijske plasti silicijevega dioksida (SiO₂) na silicijevih (Si) substratih. Struktura SiCOI združuje izjemne električne, toplotne in mehanske lastnosti SiC z električnimi izolacijskimi prednostmi oksidne plasti in mehanske podpore silicijevega substrata. Uporaba HPSI SiC izboljša delovanje naprave z zmanjšanjem prevodnosti substrata in parazitskih izgub, zaradi česar so te rezine idealne za visokoenergijske, visokofrekvenčne in visokotemperaturne polprevodniške aplikacije. Obravnavan je postopek izdelave, značilnosti materiala in strukturne prednosti te večplastne konfiguracije, s poudarkom na njenem pomenu za naslednjo generacijo močnostne elektronike in mikroelektromehanskih sistemov (MEMS). Študija primerja tudi lastnosti in potencialne aplikacije 4-palčnih in 6-palčnih rezin SiCOI, s poudarkom na možnostih skalabilnosti in integracije za napredne polprevodniške naprave.

Pošljite nam e-pošto

Značilnosti

Struktura SiCOI rezine

HPB (visokozmogljivo lepljenje), BIC (vezano integrirano vezje) in SOD (tehnologija, podobna siliciju na diamantu ali siliciju na izolatorju). Vključuje:

Metrike uspešnosti:

Navaja parametre, kot so natančnost, vrste napak (npr. »Brez napake«, »Razdalja vrednosti«) in meritve debeline (npr. »Debelina neposredne plasti/kg«).

Tabela z numeričnimi vrednostmi (morda eksperimentalni ali procesni parametri) pod naslovi, kot so »ADDR/SYGBDT«, »10/0« itd.

Podatki o debelini plasti:

Obsežni ponavljajoči se vnosi z oznakami od "Debelina L1 (A)" do "Debelina L270 (A)" (verjetno v Ångströmih, 1 Å = 0,1 nm).

Predlaga večplastno strukturo z natančnim nadzorom debeline vsake plasti, kar je značilno za napredne polprevodniške rezine.

Struktura rezin SiCOI

SiCOI (silicijev karbid na izolatorju) je specializirana struktura rezin, ki združuje silicijev karbid (SiC) z izolacijsko plastjo, podobno kot SOI (silicij na izolatorju), vendar optimizirana za aplikacije z veliko močjo/visoko temperaturo. Ključne značilnosti:

Sestava plasti:

Zgornja plast: Monokristalni silicijev karbid (SiC) za visoko mobilnost elektronov in toplotno stabilnost.

Zakopani izolator: Običajno SiO₂ (oksid) ali diamant (v SOD) za zmanjšanje parazitske kapacitivnosti in izboljšanje izolacije.

Osnovni substrat: silicij ali polikristalni SiC za mehansko oporo

Lastnosti SiCOI rezin

Električne lastnosti Širok pasovni razmik (3,2 eV za 4H-SiC): Omogoča visoko prebojno napetost (>10× višjo od silicija). Zmanjšuje uhajne tokove in izboljšuje učinkovitost napajalnih naprav.

Visoka mobilnost elektronov:~900 cm²/V·s (4H-SiC) v primerjavi s ~1400 cm²/V·s (Si), vendar boljša zmogljivost v visokem polju.

Nizka upornost pri vklopu:Tranzistorji na osnovi SiCOI (npr. MOSFET) kažejo manjše prevodne izgube.

Odlična izolacija:Zakopana oksidna (SiO₂) ali diamantna plast zmanjšuje parazitsko kapacitivnost in presluh.

Toplotne lastnostiVisoka toplotna prevodnost: SiC (~490 W/m·K za 4H-SiC) v primerjavi s Si (~150 W/m·K). Diamant (če se uporablja kot izolator) lahko preseže 2000 W/m·K, kar poveča odvajanje toplote.

Termična stabilnost:Zanesljivo deluje pri >300 °C (v primerjavi s ~150 °C za silicij). Zmanjšuje potrebe po hlajenju v močnostni elektroniki.

3. Mehanske in kemijske lastnostiIzjemna trdota (~9,5 Mohs): Odporna na obrabo, zaradi česar je SiCOI trpežen v zahtevnih okoljih.

Kemijska inertnost:Odporno proti oksidaciji in koroziji, tudi v kislih/alkalnih pogojih.

Nizka toplotna razteznost:Dobro se ujema z drugimi visokotemperaturnimi materiali (npr. GaN).

4. Strukturne prednosti (v primerjavi z masivnim SiC ali SOI)

Zmanjšane izgube substrata:Izolacijska plast preprečuje uhajanje toka v podlago.

Izboljšana RF zmogljivost:Nižja parazitska kapacitivnost omogoča hitrejše preklapljanje (uporabno za naprave 5G/mmWave).

Prilagodljiva zasnova:Tanka zgornja plast SiC omogoča optimizirano skaliranje naprav (npr. ultra tanke kanale v tranzistorjih).

Primerjava s SOI in SiC v razsutem stanju

Nepremičnina	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	SiC v razsutem stanju
Pasovna vrzel	3,2 eV (SiC)	1,1 eV (Si)	3,2 eV (SiC)
Toplotna prevodnost	Visoka (SiC + diamant)	Nizka (SiO₂ omejuje pretok toplote)	Visoka (samo SiC)
Prebojna napetost	Zelo visoka	Zmerno	Zelo visoka
Stroški	Višje	Spodnje	Najvišja (čisti SiC)

Uporaba SiCOI rezin

Močnostna elektronika
SiCOI rezine se pogosto uporabljajo v visokonapetostnih in visokoenergijskih polprevodniških napravah, kot so MOSFET-i, Schottkyjeve diode in stikala za napajanje. Širok pasovni razmik in visoka prebojna napetost SiC omogočata učinkovito pretvorbo energije z zmanjšanimi izgubami in izboljšano toplotno učinkovitostjo.

Radiofrekvenčne (RF) naprave
Izolacijska plast v SiCOI rezinah zmanjšuje parazitsko kapacitivnost, zaradi česar so primerne za visokofrekvenčne tranzistorje in ojačevalnike, ki se uporabljajo v telekomunikacijah, radarskih tehnologijah in 5G.

Mikroelektromehanski sistemi (MEMS)
SiCOI rezine zagotavljajo robustno platformo za izdelavo MEMS senzorjev in aktuatorjev, ki zaradi kemične inertnosti in mehanske trdnosti SiC zanesljivo delujejo v težkih okoljih.

Visokotemperaturna elektronika
SiCOI omogoča elektroniki, ki ohranja zmogljivost in zanesljivost pri povišanih temperaturah, kar koristi avtomobilski, vesoljski in industrijski industriji, kjer običajne silicijeve naprave odpovejo.

Fotonske in optoelektronske naprave
Kombinacija optičnih lastnosti SiC in izolacijske plasti omogoča integracijo fotonskih vezij z izboljšanim upravljanjem toplote.

Elektronika, utrjena pred sevanjem
Zaradi inherentne tolerance SiC na sevanje so rezine SiCOI idealne za vesoljske in jedrske aplikacije, ki zahtevajo naprave, ki so odporne na okolja z visokim sevanjem.

Vprašanja in odgovori o rezinah SiCOI

V1: Kaj je SiCOI rezina?

A: SiCOI je kratica za silicijev karbid na izolatorju. Gre za polprevodniško rezinčno strukturo, kjer je tanka plast silicijevega karbida (SiC) vezana na izolacijsko plast (običajno silicijev dioksid, SiO₂), ki jo podpira silicijev substrat. Ta struktura združuje odlične lastnosti SiC z električno izolacijo od izolatorja.

V2: Katere so glavne prednosti SiCOI rezin?

A: Glavne prednosti vključujejo visoko prebojno napetost, široko pasovno vrzel, odlično toplotno prevodnost, vrhunsko mehansko trdoto in zmanjšano parazitsko kapacitivnost zaradi izolacijske plasti. To vodi do izboljšane zmogljivosti, učinkovitosti in zanesljivosti naprave.

V3: Katere so tipične uporabe SiCOI rezin?

A: Uporabljajo se v močnostni elektroniki, visokofrekvenčnih RF napravah, MEMS senzorjih, visokotemperaturni elektroniki, fotonskih napravah in sevalno utrjeni elektroniki.