SICOI (silicijev karbid na izolatoru) pločice SiC film NA siliciju
Detaljan dijagram
Uvođenje silicijevog karbida na izolatorske (SICOI) pločice
Silikonske karbidne pločice na izolatoru (SICOI) su poluvodičke podloge sljedeće generacije koje integriraju vrhunska fizička i elektronička svojstva silicijevog karbida (SiC) s izvanrednim električnim izolacijskim karakteristikama izolacijskog međusloja, kao što je silicijev dioksid (SiO₂) ili silicijev nitrid (Si₃N₄). Tipična SICOI pločica sastoji se od tankog epitaksijalnog sloja SiC, međuizolacijskog filma i potporne osnovne podloge, koja može biti silicij ili SiC.
Ova hibridna struktura je projektirana kako bi zadovoljila stroge zahtjeve elektroničkih uređaja visoke snage, visoke frekvencije i visoke temperature. Ugradnjom izolacijskog sloja, SICOI pločice minimiziraju parazitski kapacitet i potiskuju struje curenja, čime se osiguravaju više radne frekvencije, bolja učinkovitost i poboljšano upravljanje toplinom. Ove prednosti čine ih vrlo vrijednima u sektorima kao što su električna vozila, 5G telekomunikacijska infrastruktura, zrakoplovni sustavi, napredna RF elektronika i MEMS senzorske tehnologije.
Princip proizvodnje SICOI pločica
SICOI (silicijev karbid na izolatoru) pločice proizvode se naprednim postupkom...proces lijepljenja i stanjivanja pločica:
-
Rast SiC supstrata– Kao donorski materijal pripremljena je visokokvalitetna monokristalna SiC pločica (4H/6H).
-
Nanošenje izolacijskog sloja– Na nosaču pločice (Si ili SiC) formira se izolacijski film (SiO₂ ili Si₃N₄).
-
Lijepljenje pločica– SiC pločica i nosač pločice spajaju se pod utjecajem visoke temperature ili plazme.
-
Razrjeđivanje i poliranje– Donorska pločica SiC-a se stanjuje na nekoliko mikrometara i polira kako bi se postigla atomski glatka površina.
-
Završna inspekcija– Gotova SICOI pločica testira se na ujednačenost debljine, hrapavost površine i izolacijska svojstva.
Kroz ovaj proces, atanki aktivni sloj SiC-as izvrsnim električnim i toplinskim svojstvima kombinira se s izolacijskim filmom i potpornom podlogom, stvarajući visokoučinkovitu platformu za energetske i RF uređaje sljedeće generacije.
Ključne prednosti SICOI pločica
| Kategorija značajke | Tehničke karakteristike | Osnovne prednosti |
|---|---|---|
| Struktura materijala | Aktivni sloj 4H/6H-SiC + izolacijski film (SiO₂/Si₃N₄) + Si ili SiC nosač | Postiže snažnu električnu izolaciju, smanjuje parazitske smetnje |
| Električna svojstva | Visoka probojna čvrstoća (>3 MV/cm), niski dielektrični gubici | Optimizirano za rad na visokom naponu i visokoj frekvenciji |
| Toplinska svojstva | Toplinska vodljivost do 4,9 W/cm·K, stabilna iznad 500°C | Učinkovito odvođenje topline, izvrsne performanse pod jakim toplinskim opterećenjima |
| Mehanička svojstva | Ekstremna tvrdoća (Mohs 9,5), nizak koeficijent toplinskog širenja | Otporan na naprezanje, produljuje vijek trajanja uređaja |
| Kvaliteta površine | Ultra glatka površina (Ra <0,2 nm) | Potiče epitaksiju bez grešaka i pouzdanu izradu uređaja |
| Izolacija | Otpornost >10¹⁴ Ω·cm, niska struja curenja | Pouzdan rad u RF i visokonaponskim izolacijskim primjenama |
| Veličina i prilagodba | Dostupno u formatima od 4, 6 i 8 inča; debljina SiC-a 1–100 μm; izolacija 0,1–10 μm | Fleksibilan dizajn za različite zahtjeve primjene |
Osnovna područja primjene
| Sektor primjene | Tipični slučajevi upotrebe | Prednosti u performansama |
|---|---|---|
| Energetska elektronika | Inverteri za električna vozila, stanice za punjenje, industrijski uređaji za napajanje | Visoki probojni napon, smanjeni gubici pri preklapanju |
| RF i 5G | Pojačala snage baznih stanica, komponente milimetarskog vala | Niski paraziti, podržava rad u GHz rasponu |
| MEMS senzori | Senzori tlaka za teške uvjete, MEMS navigacijske klase | Visoka toplinska stabilnost, otporna na zračenje |
| Zrakoplovstvo i obrana | Satelitske komunikacije, avionički energetski moduli | Pouzdanost pri ekstremnim temperaturama i izloženosti zračenju |
| Pametna mreža | HVDC pretvarači, poluvodički prekidači | Visoka izolacija smanjuje gubitak snage |
| Optoelektronika | UV LED diode, laserske podloge | Visoka kristalna kvaliteta podržava učinkovito emitiranje svjetlosti |
Izrada 4H-SiCOI
Proizvodnja 4H-SiCOI pločica postiže se putemprocesi lijepljenja i stanjivanja pločica, što omogućuje visokokvalitetne izolacijske međupovršine i aktivne SiC slojeve bez defekata.
-
aShematski prikaz izrade platforme od 4H-SiCOI materijala.
-
bSlika 4-inčne 4H-SiCOI pločice dobivene spajanjem i prorjeđivanjem; označene zone defekata.
-
cKarakterizacija ujednačenosti debljine 4H-SiCOI podloge.
-
dOptička slika 4H-SiCOI matrice.
-
eTijek procesa za izradu SiC mikrodiskovnog rezonatora.
-
fSEM dovršenog mikrodiskovnog rezonatora.
-
gUvećani SEM prikazuje bočnu stijenku rezonatora; umetak AFM prikazuje glatkoću površine u nanoskalnim dimenzijama.
-
hSEM presjek koji prikazuje gornju površinu paraboličnog oblika.
Često postavljana pitanja o SICOI pločicama
P1: Koje su prednosti SICOI pločica u odnosu na tradicionalne SiC pločice?
A1: Za razliku od standardnih SiC podloga, SICOI pločice uključuju izolacijski sloj koji smanjuje parazitski kapacitet i struje curenja, što dovodi do veće učinkovitosti, boljeg frekvencijskog odziva i superiornih toplinskih performansi.
P2: Koje su veličine pločica obično dostupne?
A2: SICOI pločice se obično proizvode u formatima od 4 inča, 6 inča i 8 inča, s prilagođenom debljinom SiC-a i izolacijskog sloja ovisno o zahtjevima uređaja.
P3: Koje industrije imaju najviše koristi od SICOI pločica?
A3: Ključne industrije uključuju energetsku elektroniku za električna vozila, RF elektroniku za 5G mreže, MEMS za zrakoplovne senzore i optoelektroniku poput UV LED dioda.
P4: Kako izolacijski sloj poboljšava performanse uređaja?
A4: Izolacijski film (SiO₂ ili Si₃N₄) sprječava curenje struje i smanjuje električno preslušavanje, omogućujući veću izdržljivost napona, učinkovitije prebacivanje i smanjeni gubitak topline.
P5: Jesu li SICOI pločice prikladne za primjene na visokim temperaturama?
A5: Da, s visokom toplinskom vodljivošću i otpornošću iznad 500°C, SICOI pločice su dizajnirane za pouzdano funkcioniranje pod ekstremnim temperaturama i u teškim uvjetima.
P6: Mogu li se SICOI pločice prilagoditi?
A6: Apsolutno. Proizvođači nude prilagođene dizajne za specifične debljine, razine dopiranja i kombinacije podloga kako bi zadovoljili različite istraživačke i industrijske potrebe.










