Wafer SiCOI 4 inci 6 inci HPSI SiC SiO2 Si struktur subarat

Penerangan ringkas:

Kertas kerja ini membentangkan gambaran keseluruhan terperinci tentang wafer Silicon Carbide-on-Insulator (SiCOI), khususnya memfokuskan pada substrat 4-inci dan 6-inci yang menampilkan lapisan silikon karbida (SiC) separa penebat (HPSI) ketulenan tinggi yang diikat pada silikon dioksida (SiO₂) lapisan penebat (lapisan di atas substrat silikon). Struktur SiCOI menggabungkan sifat elektrik, haba dan mekanikal yang luar biasa bagi SiC dengan faedah pengasingan elektrik lapisan oksida dan sokongan mekanikal substrat silikon. Menggunakan HPSI SiC meningkatkan prestasi peranti dengan meminimumkan pengaliran substrat dan mengurangkan kehilangan parasit, menjadikan wafer ini sesuai untuk aplikasi semikonduktor berkuasa tinggi, frekuensi tinggi dan suhu tinggi. Proses fabrikasi, ciri-ciri bahan, dan kelebihan struktur konfigurasi berbilang lapisan ini dibincangkan, menekankan kaitannya dengan elektronik kuasa generasi akan datang dan sistem mikroelektromekanikal (MEMS). Kajian itu juga membandingkan sifat dan potensi aplikasi wafer SiCOI 4 inci dan 6 inci, menyerlahkan prospek kebolehskalaan dan penyepaduan untuk peranti semikonduktor termaju.

Hantar e-mel kepada kami

Ciri-ciri

Struktur wafer SiCOI

HPB (Ikatan Berprestasi Tinggi) BIC (Litar Bersepadu Terikat) dan SOD (teknologi seperti Silikon-pada-Berlian atau Silikon-pada-Penebat). Ia termasuk:

Metrik Prestasi:

Menyenaraikan parameter seperti ketepatan, jenis ralat (cth, "Tiada ralat," "Jarak nilai") dan ukuran ketebalan (cth, "Ketebalan Lapisan Langsung/kg").

Jadual dengan nilai berangka (mungkin parameter percubaan atau proses) di bawah tajuk seperti "ADDR/SYGBDT," "10/0," dsb.

Data Ketebalan Lapisan:

Entri berulang yang meluas dilabelkan "L1 Thickness (A)" kepada "L270 Thickness (A)" (mungkin dalam Ångströms, 1 Å = 0.1 nm).

Mencadangkan struktur berbilang lapisan dengan kawalan ketebalan yang tepat untuk setiap lapisan, tipikal dalam wafer semikonduktor lanjutan.

Struktur Wafer SiCOI

SiCOI (Silicon Carbide on Insulator) ialah struktur wafer khusus yang menggabungkan silikon karbida (SiC) dengan lapisan penebat, serupa dengan SOI (Silicon-on-Insulator) tetapi dioptimumkan untuk aplikasi berkuasa tinggi/suhu tinggi. ciri utama:

Komposisi Lapisan:

Lapisan Atas: Karbida Silikon Kristal Tunggal (SiC) untuk mobiliti elektron yang tinggi dan kestabilan terma.

Penebat Terkubur: Biasanya SiO₂ (oksida) atau berlian (dalam SOD) untuk mengurangkan kemuatan parasit dan meningkatkan pengasingan.

Substrat Asas: Silikon atau polihabluran SiC untuk sokongan mekanikal

Sifat wafer SiCOI

Sifat Elektrik Celah Jalur Lebar (3.2 eV untuk 4H-SiC): Mendayakan voltan pecahan tinggi (>10× lebih tinggi daripada silikon).Mengurangkan arus bocor, meningkatkan kecekapan dalam peranti kuasa.

Mobiliti Elektron Tinggi:~900 cm²/V·s (4H-SiC) lwn. ~1,400 cm²/V·s (Si), tetapi prestasi medan tinggi yang lebih baik.

Rendah Pada Rintangan:Transistor berasaskan SiCOI (cth, MOSFET) mempamerkan kehilangan pengaliran yang lebih rendah.

Penebat Cemerlang:Lapisan oksida yang tertimbus (SiO₂) atau berlian meminimumkan kapasitans parasit dan crosstalk.

Sifat TermaKekonduksian Terma Tinggi:SiC (~490 W/m·K untuk 4H-SiC) lwn. Si (~150 W/m·K). Berlian (jika digunakan sebagai penebat) boleh melebihi 2,000 W/m·K, meningkatkan pelesapan haba.

Kestabilan Terma:Beroperasi dengan pasti pada >300°C (berbanding ~150°C untuk silikon).Mengurangkan keperluan penyejukan dalam elektronik kuasa.

3. Sifat Mekanikal & KimiaKekerasan Melampau (~9.5 Mohs): Tahan haus, menjadikan SiCOI tahan lama untuk persekitaran yang keras.

Kelalaian kimia:Menentang pengoksidaan dan kakisan, walaupun dalam keadaan berasid/beralkali.

Pengembangan Terma Rendah:Padan dengan baik dengan bahan suhu tinggi yang lain (cth, GaN).

4. Kelebihan Struktur (berbanding SiC Pukal atau SOI)

Kerugian Substrat yang Dikurangkan:Lapisan penebat menghalang kebocoran arus ke dalam substrat.

Prestasi RF yang dipertingkatkan:Kapasiti parasit yang lebih rendah membolehkan pensuisan lebih pantas (berguna untuk peranti 5G/mmWave).

Reka Bentuk Fleksibel:Lapisan atas SiC nipis membolehkan penskalaan peranti yang dioptimumkan (cth, saluran ultra-nipis dalam transistor).

Perbandingan dengan SOI & SiC Pukal

Harta benda	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	SiC Pukal
Bandgap	3.2 eV (SiC)	1.1 eV (Si)	3.2 eV (SiC)
Kekonduksian Terma	Tinggi (SiC + berlian)	Rendah (SiO₂ mengehadkan aliran haba)	Tinggi (SiC sahaja)
Voltan Pecahan	Sangat Tinggi	Sederhana	Sangat Tinggi
kos	Lebih tinggi	Lebih rendah	Tertinggi (SiC tulen)

Aplikasi wafer SiCOI

Elektronik Kuasa
Wafer SiCOI digunakan secara meluas dalam peranti semikonduktor voltan tinggi dan berkuasa tinggi seperti MOSFET, diod Schottky dan suis kuasa. Jurang jalur lebar dan voltan pecahan tinggi SiC membolehkan penukaran kuasa yang cekap dengan pengurangan kerugian dan prestasi terma yang dipertingkatkan.

Peranti Frekuensi Radio (RF).
Lapisan penebat dalam wafer SiCOI mengurangkan kapasiti parasit, menjadikannya sesuai untuk transistor dan penguat frekuensi tinggi yang digunakan dalam teknologi telekomunikasi, radar dan 5G.

Sistem Mikroelektromekanikal (MEMS)
Wafer SiCOI menyediakan platform yang teguh untuk mengarang penderia dan penggerak MEMS yang beroperasi dengan pasti dalam persekitaran yang keras disebabkan oleh sifat lengai kimia dan kekuatan mekanikal SiC.

Elektronik Suhu Tinggi
SiCOI membolehkan elektronik yang mengekalkan prestasi dan kebolehpercayaan pada suhu tinggi, memberi manfaat kepada aplikasi automotif, aeroangkasa dan industri apabila peranti silikon konvensional gagal.

Peranti Fotonik dan Optoelektronik
Gabungan sifat optik SiC dan lapisan penebat memudahkan penyepaduan litar fotonik dengan pengurusan haba yang dipertingkatkan.

Elektronik Berkeras Sinaran
Disebabkan oleh toleransi sinaran yang wujud bagi SiC, wafer SiCOI sesuai untuk aplikasi angkasa dan nuklear yang memerlukan peranti yang menahan persekitaran sinaran tinggi.

Soal Jawab wafer SiCOI

S1: Apakah wafer SiCOI?

A: SiCOI bermaksud Silicon Carbide-on-Insulator. Ia adalah struktur wafer semikonduktor di mana lapisan nipis silikon karbida (SiC) diikat pada lapisan penebat (biasanya silikon dioksida, SiO₂), yang disokong oleh substrat silikon. Struktur ini menggabungkan sifat cemerlang SiC dengan pengasingan elektrik daripada penebat.

S2: Apakah kelebihan utama wafer SiCOI?

A: Kelebihan utama termasuk voltan pecahan tinggi, jurang jalur lebar, kekonduksian terma yang sangat baik, kekerasan mekanikal yang unggul, dan kapasiti parasit yang berkurangan terima kasih kepada lapisan penebat. Ini membawa kepada prestasi peranti yang lebih baik, kecekapan dan kebolehpercayaan.

S3: Apakah aplikasi biasa wafer SiCOI?

J: Ia digunakan dalam elektronik kuasa, peranti RF frekuensi tinggi, penderia MEMS, elektronik suhu tinggi, peranti fotonik dan elektronik yang dikeraskan sinaran.