SiCOI vahvel 4-tolline 6-tolline HPSI SiC SiO2 Si subatraatstruktuur

SiCOI vahvel 4-tolline 6-tolline HPSI SiC SiO2 Si subatrate struktuur Esiletõstetud pilt

Lühike kirjeldus:

See artikkel annab üksikasjaliku ülevaate ränikarbiidist isolaatoril (SiCOI) valmistatud vahvlitest, keskendudes eelkõige 4-tollistele ja 6-tollistele aluspindadele, millel on kõrge puhtusastmega poolisoleerivad (HPSI) ränikarbiidi (SiC) kihid, mis on liimitud ränidioksiidist (SiO₂) isolatsioonikihtidele räni (Si) aluspindadel. SiCOI struktuur ühendab endas ränikarbiidi erakordsed elektrilised, termilised ja mehaanilised omadused oksiidikihi elektrilise isolatsiooni eeliste ja ränisubstraadi mehaanilise toega. HPSI ränikarbiidi kasutamine parandab seadme jõudlust, minimeerides aluspinna juhtivust ja vähendades parasiitseid kadusid, muutes need vahvlid ideaalseks suure võimsusega, kõrgsageduslike ja kõrge temperatuuriga pooljuhtide rakenduste jaoks. Arutelu käigus käsitletakse selle mitmekihilise konfiguratsiooni valmistamisprotsessi, materjali omadusi ja struktuurilisi eeliseid, rõhutades selle olulisust järgmise põlvkonna jõuelektroonika ja mikroelektromehaaniliste süsteemide (MEMS) jaoks. Uuringus võrreldakse ka 4-tolliste ja 6-tolliste SiCOI vahvlite omadusi ja potentsiaalseid rakendusi, rõhutades täiustatud pooljuhtseadmete skaleeritavust ja integreerimise väljavaateid.

Saada meile e-kiri

Omadused

SiCOI vahvli struktuur

HPB (kõrgjõudlusega sidestamine), BIC (ühendatud integraallülitus) ja SOD (räni teemandil või räni isolaatoril sarnane tehnoloogia). See hõlmab järgmist:

Toimivusnäitajad:

Loetleb parameetrid nagu täpsus, veatüübid (nt „Viga puudub”, „Väärtuse kaugus”) ja paksuse mõõtmised (nt „Otsekihi paksus/kg”).

Numbriliste väärtustega tabel (võimalik, et katse- või protsessiparameetrid) pealkirjade all nagu "ADDR/SYGBDT", "10/0" jne.

Kihi paksuse andmed:

Ulatuslikud korduvad kirjed sildiga "L1 paksus (A)" kuni "L270 paksus (A)" (tõenäoliselt Ångströmi süsteemis, 1 Å = 0,1 nm).

Soovitab mitmekihilist struktuuri, millel on iga kihi paksuse täpne kontroll, mis on tüüpiline täiustatud pooljuhtplaatidele.

SiCOI vahvli struktuur

SiCOI (ränikarbiid isolaatoril) on spetsiaalne vahvelstruktuur, mis ühendab ränikarbiidi (SiC) isoleerkihiga, sarnaselt SOI-ga (räni isolaatoril), kuid on optimeeritud suure võimsuse/kõrgtemperatuuri rakenduste jaoks. Peamised omadused:

Kihi koostis:

Pealmine kiht: monokristalliline ränikarbiid (SiC) suure elektronide liikuvuse ja termilise stabiilsuse tagamiseks.

Maetud isolaator: Tavaliselt SiO₂ (oksiid) või teemant (SOD-s), et vähendada parasiitset mahtuvust ja parandada isolatsiooni.

Aluspind: räni või polükristalliline SiC mehaaniliseks toeks

SiCOI vahvli omadused

Elektrilised omadused Lai keelutsoon (3,2 eV 4H-SiC puhul): võimaldab kõrget läbilöögipinget (>10× kõrgem kui räni puhul). Vähendab lekkevoolusid, parandades toiteseadmete efektiivsust.

Kõrge elektronide liikuvus:~900 cm²/V·s (4H-SiC) vs. ~1400 cm²/V·s (Si), kuid parem jõudlus suurel väljal.

Madal sisselülitustakistus:SiCOI-põhistel transistoridel (nt MOSFETidel) on väiksemad juhtivuskaod.

Suurepärane isolatsioon:Maetud oksiidikiht (SiO₂) või teemantkiht minimeerib parasiitset mahtuvust ja läbikostet.

Termilised omadusedKõrge soojusjuhtivus: SiC (~490 W/m·K 4H-SiC puhul) vs. Si (~150 W/m·K). Teemant (kui seda kasutatakse isolaatorina) võib ületada 2000 W/m·K, suurendades soojuse hajumist.

Termiline stabiilsus:Töötab usaldusväärselt temperatuuril >300 °C (võrreldes räni ~150 °C-ga). Vähendab jahutusvajadust jõuelektroonikas.

3. Mehaanilised ja keemilised omadusedÄärmuslik kõvadus (~9,5 Mohsi skaalal): Kulumiskindel, muutes SiCOI vastupidavaks ka karmides keskkondades.

Keemiline inerts:Vastupidav oksüdeerumisele ja korrosioonile isegi happelises/aluselises keskkonnas.

Madal soojuspaisumine:Sobib hästi kokku teiste kõrge temperatuuriga materjalidega (nt GaN).

4. Struktuurilised eelised (võrreldes SiC või SOI-ga)

Vähendatud aluspinna kadu:Isolatsioonikiht hoiab ära voolu lekke aluspinnale.

Täiustatud raadiosageduslik jõudlus:Madalam parasiitmahtuvus võimaldab kiiremat lülitamist (kasulik 5G/mmWave seadmete puhul).

Paindlik disain:Õhuke SiC pealiskiht võimaldab optimeerida seadme skaleerimist (nt transistoride üliõhukesed kanalid).

Võrdlus SOI ja SiC-ga

Kinnisvara	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	SiC lahtiselt
Ribalaius	3,2 eV (ränikarbiid)	1,1 eV (Si)	3,2 eV (ränikarbiid)
Soojusjuhtivus	Kõrge (SiC + teemant)	Madal (SiO₂ piirab soojusvoogu)	Kõrge (ainult SiC)
Läbilöögipinge	Väga kõrge	Mõõdukas	Väga kõrge
Maksumus	Kõrgem	Alumine	Kõrgeim (puhas SiC)

SiCOI vahvli rakendused

Võimsuselektroonika
SiCOI vahvleid kasutatakse laialdaselt kõrgepinge ja suure võimsusega pooljuhtseadmetes, näiteks MOSFETides, Schottky dioodides ja võimsuslülitites. SiC lai keelutsoon ja kõrge läbilöögipinge võimaldavad tõhusat võimsuse muundamist väiksemate kadude ja parema soojusomadusega.

Raadiosageduslikud (RF) seadmed
SiCOI vahvlite isoleerkiht vähendab parasiitset mahtuvust, muutes need sobivaks telekommunikatsioonis, radarites ja 5G-tehnoloogiates kasutatavate kõrgsagedustransistoride ja võimendite jaoks.

Mikroelektromehaanilised süsteemid (MEMS)
SiCOI vahvlid pakuvad tugevat platvormi MEMS-andurite ja ajamite valmistamiseks, mis töötavad SiC keemilise inertsuse ja mehaanilise tugevuse tõttu usaldusväärselt ka karmides keskkondades.

Kõrge temperatuuriga elektroonika
SiCOI võimaldab elektroonikat, mis säilitab jõudluse ja töökindluse kõrgetel temperatuuridel, mis on kasulik autotööstusele, lennundusele ja tööstusrakendustele, kus tavapärased räni seadmed ebaõnnestuvad.

Fotoonilised ja optoelektroonilised seadmed
SiC optiliste omaduste ja isoleeriva kihi kombinatsioon hõlbustab footonahelate integreerimist täiustatud soojushaldusega.

Kiirguskindel elektroonika
SiC loomupärase kiirgustaluvuse tõttu sobivad SiCOI vahvlid ideaalselt kosmose- ja tuumarakenduste jaoks, mis vajavad seadmeid, mis taluvad kõrge kiirgusega keskkonda.

SiCOI vahvli küsimused ja vastused

K1: Mis on SiCOI vahvel?

A: SiCOI on lühend sõnadest Silicon Carbide-on-Insulator. See on pooljuhtplaat, kus õhuke ränikarbiidi (SiC) kiht on liimitud isoleerkihile (tavaliselt ränidioksiid, SiO₂), mida toetab ränisubstraadiga aluspind. See struktuur ühendab SiC suurepärased omadused elektrilise isolatsiooniga isolaatorist.

K2: Millised on SiCOI vahvlite peamised eelised?

A: Peamised eelised on kõrge läbilöögipinge, lai keelutsoon, suurepärane soojusjuhtivus, parem mehaaniline kõvadus ja isoleerkihi tõttu vähenenud parasiitmahtuvus. See viib seadme parema jõudluse, efektiivsuse ja töökindluse saavutamiseni.

K3: Millised on SiCOI vahvlite tüüpilised rakendused?

A: Neid kasutatakse jõuelektroonikas, kõrgsageduslike raadiosageduslike seadmete, MEMS-andurite, kõrgtemperatuurse elektroonika, fotooniliste seadmete ja kiirguskindla elektroonika valdkonnas.