SiCOI pločica 4 inča 6 inča HPSI SiC SiO2 Si subatratna struktura

Kratki opis:

Ovaj rad predstavlja detaljan pregled pločica silicijevog karbida na izolatoru (SiCOI), s posebnim naglaskom na podloge od 4 inča i 6 inča koje sadrže slojeve visokočistoće poluizolacijskih (HPSI) slojeva silicijevog karbida (SiC) vezanih na izolacijske slojeve silicijevog dioksida (SiO₂) na vrhu silicijevih (Si) podloga. Struktura SiCOI kombinira iznimna električna, toplinska i mehanička svojstva SiC-a s prednostima električne izolacije oksidnog sloja i mehaničke potpore silicijske podloge. Korištenje HPSI SiC poboljšava performanse uređaja minimiziranjem vodljivosti podloge i smanjenjem parazitskih gubitaka, što ove pločice čini idealnim za primjene u poluvodičima velike snage, visoke frekvencije i visoke temperature. Raspravlja se o procesu izrade, karakteristikama materijala i strukturnim prednostima ove višeslojne konfiguracije, s naglaskom na njezinoj relevantnosti za sljedeću generaciju energetske elektronike i mikroelektromehaničkih sustava (MEMS). Studija također uspoređuje svojstva i potencijalne primjene SiCOI pločica od 4 i 6 inča, ističući skalabilnost i izglede integracije za napredne poluvodičke uređaje.

Pošaljite nam e-poštu

Značajke

Struktura SiCOI pločice

HPB (visokoučinkovito spajanje), BIC (integrirani krug s vezanim spojem) i SOD (tehnologija slična siliciju na dijamantu ili siliciju na izolatoru). Uključuje:

Metrike performansi:

Navodi parametre poput točnosti, vrsta pogrešaka (npr. "Bez pogreške", "Udaljenost vrijednosti") i mjerenja debljine (npr. "Debljina izravnog sloja/kg").

Tablica s numeričkim vrijednostima (moguće eksperimentalnim ili procesnim parametrima) pod naslovima poput "ADDR/SYGBDT", "10/0" itd.

Podaci o debljini sloja:

Opsežni ponavljajući unosi označeni s "L1 Debljina (A)" do "L270 Debljina (A)" (vjerojatno u Ångströmima, 1 Å = 0,1 nm).

Predlaže višeslojnu strukturu s preciznom kontrolom debljine za svaki sloj, tipično za napredne poluvodičke pločice.

Struktura SiCOI pločice

SiCOI (silicijev karbid na izolatoru) je specijalizirana struktura pločice koja kombinira silicijev karbid (SiC) s izolacijskim slojem, slična SOI-ju (silicij na izolatoru), ali optimizirana za primjene velike snage/visokih temperatura. Ključne značajke:

Sastav sloja:

Gornji sloj: Monokristalni silicijev karbid (SiC) za visoku pokretljivost elektrona i toplinsku stabilnost.

Ukopani izolator: Obično SiO₂ (oksid) ili dijamant (u SOD-u) za smanjenje parazitskog kapaciteta i poboljšanje izolacije.

Osnovna podloga: silicij ili polikristalni SiC za mehaničku potporu

Svojstva SiCOI pločice

Električna svojstva Široki pojas (3,2 eV za 4H-SiC): Omogućuje visoki probojni napon (>10× veći od silicija). Smanjuje struje curenja, poboljšavajući učinkovitost u energetskim uređajima.

Visoka pokretljivost elektrona:~900 cm²/V·s (4H-SiC) u odnosu na ~1400 cm²/V·s (Si), ali bolje performanse u visokom polju.

Nizak otpor uključenja:Tranzistori na bazi SiCOI-ja (npr. MOSFET-ovi) pokazuju niže gubitke vodljivosti.

Izvrsna izolacija:Ukopani sloj oksida (SiO₂) ili dijamanta minimizira parazitski kapacitet i preslušavanje.

Toplinska svojstvaVisoka toplinska vodljivost: SiC (~490 W/m·K za 4H-SiC) u odnosu na Si (~150 W/m·K). Dijamant (ako se koristi kao izolator) može premašiti 2000 W/m·K, što povećava odvođenje topline.

Toplinska stabilnost:Pouzdano radi na >300°C (u usporedbi s ~150°C za silicij). Smanjuje potrebe za hlađenjem u energetskoj elektronici.

3. Mehanička i kemijska svojstvaEkstremna tvrdoća (~9,5 Mohs): Otporan na habanje, što SiCOI čini izdržljivim u teškim uvjetima.

Kemijska inertnost:Otporan na oksidaciju i koroziju, čak i u kiselim/alkalnim uvjetima.

Nisko toplinsko širenje:Dobro se slaže s drugim visokotemperaturnim materijalima (npr. GaN).

4. Strukturne prednosti (u odnosu na rasuti SiC ili SOI)

Smanjeni gubici supstrata:Izolacijski sloj sprječava curenje struje u podlogu.

Poboljšane RF performanse:Niži parazitski kapacitet omogućuje brže prebacivanje (korisno za 5G/mmWave uređaje).

Fleksibilan dizajn:Tanki gornji sloj SiC-a omogućuje optimizirano skaliranje uređaja (npr. ultra tanke kanale u tranzistorima).

Usporedba sa SOI i Bulk SiC

Nekretnina	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	SiC u rasutom stanju
Razmak pojasa	3,2 eV (SiC)	1,1 eV (Si)	3,2 eV (SiC)
Toplinska vodljivost	Visoko (SiC + dijamant)	Nisko (SiO₂ ograničava protok topline)	Visoko (samo SiC)
Probojni napon	Vrlo visoko	Umjereno	Vrlo visoko
Trošak	Viši	Donji	Najviši (čisti SiC)

Primjena SiCOI pločica

Energetska elektronika
SiCOI pločice se široko koriste u visokonaponskim i visokosnažnim poluvodičkim uređajima kao što su MOSFET-ovi, Schottky diode i sklopke za napajanje. Široki energetski razmak i visoki probojni napon SiC-a omogućuju učinkovitu pretvorbu energije sa smanjenim gubicima i poboljšanim toplinskim performansama.

Radiofrekventni (RF) uređaji
Izolacijski sloj u SiCOI pločicama smanjuje parazitski kapacitet, što ih čini pogodnima za visokofrekventne tranzistore i pojačala koja se koriste u telekomunikacijama, radaru i 5G tehnologijama.

Mikroelektromehanički sustavi (MEMS)
SiCOI pločice pružaju robusnu platformu za izradu MEMS senzora i aktuatora koji pouzdano rade u teškim uvjetima zbog kemijske inertnosti i mehaničke čvrstoće SiC-a.

Elektronika za visoke temperature
SiCOI omogućuje elektronici da održava performanse i pouzdanost na povišenim temperaturama, što koristi automobilskoj, zrakoplovnoj i industrijskoj industriji gdje konvencionalni silicijski uređaji ne uspijevaju.

Fotonski i optoelektronički uređaji
Kombinacija optičkih svojstava SiC-a i izolacijskog sloja olakšava integraciju fotonskih krugova s poboljšanim upravljanjem toplinom.

Elektronika otporna na zračenje
Zbog inherentne tolerancije SiC-a na zračenje, SiCOI pločice su idealne za svemirske i nuklearne primjene koje zahtijevaju uređaje koji mogu podnijeti okruženja s visokim zračenjem.

Pitanja i odgovori o SiCOI pločici

P1: Što je SiCOI pločica?

A: SiCOI je kratica za silicijev karbid na izolatoru. To je poluvodička struktura pločice gdje je tanki sloj silicijevog karbida (SiC) vezan na izolacijski sloj (obično silicijev dioksid, SiO₂), koji je poduprt silicijskom podlogom. Ova struktura kombinira izvrsna svojstva SiC-a s električnom izolacijom od izolatora.

P2: Koje su glavne prednosti SiCOI pločica?

A: Glavne prednosti uključuju visoki probojni napon, široki energetski razmak, izvrsnu toplinsku vodljivost, vrhunsku mehaničku tvrdoću i smanjeni parazitski kapacitet zahvaljujući izolacijskom sloju. To dovodi do poboljšanih performansi, učinkovitosti i pouzdanosti uređaja.

P3: Koje su tipične primjene SiCOI pločica?

A: Koriste se u energetskoj elektronici, visokofrekventnim RF uređajima, MEMS senzorima, visokotemperaturnoj elektronici, fotonskim uređajima i elektronici otpornoj na zračenje.