SiCOI plokštelė 4 colių 6 colių HPSI SiC SiO2 Si subatrato struktūra

Trumpas aprašymas:

Šiame straipsnyje pateikiama išsami silicio karbido ant izoliatoriaus (SiCOI) plokštelių apžvalga, ypatingą dėmesį skiriant 4 colių ir 6 colių pagrindams su didelio grynumo pusiau izoliaciniais (HPSI) silicio karbido (SiC) sluoksniais, pritvirtintais prie silicio dioksido (SiO₂) izoliacinių sluoksnių ant silicio (Si) pagrindų. SiCOI struktūra sujungia išskirtines SiC elektrines, šilumines ir mechanines savybes su oksido sluoksnio elektrinės izoliacijos privalumais ir silicio pagrindo mechanine atrama. HPSI SiC naudojimas pagerina įrenginio našumą, sumažindamas pagrindo laidumą ir parazitinius nuostolius, todėl šios plokštelės idealiai tinka didelės galios, aukšto dažnio ir aukštos temperatūros puslaidininkių taikymams. Aptariamas šios daugiasluoksnės konfigūracijos gamybos procesas, medžiagų savybės ir struktūriniai privalumai, pabrėžiant jos aktualumą naujos kartos galios elektronikos ir mikroelektromechaninėms sistemoms (MEMS). Tyrime taip pat palyginamos 4 colių ir 6 colių SiCOI plokštelių savybės ir galimos taikymo sritys, pabrėžiant pažangių puslaidininkinių įtaisų mastelio keitimą ir integravimo perspektyvas.

Siųskite mums el. laišką

Savybės

SiCOI plokštelės struktūra

HPB (didelio našumo sujungimas), BIC (sujungtas integrinis grandynas) ir SOD (silicio ant deimanto arba silicio ant izoliatoriaus tipo technologija). Ją sudaro:

Našumo metrika:

Išvardijami tokie parametrai kaip tikslumas, klaidų tipai (pvz., „Nėra klaidos“, „Reikšmės atstumas“) ir storio matavimai (pvz., „Tiesioginio sluoksnio storis/kg“).

Lentelė su skaitinėmis reikšmėmis (galbūt eksperimentiniais arba proceso parametrais) po antraštėmis, tokiomis kaip „ADDR/SYGBDT“, „10/0“ ir kt.

Sluoksnio storio duomenys:

Išsamūs pasikartojantys įrašai, pažymėti „L1 Storis (A)“ iki „L270 Storis (A)“ (tikėtina, kad tai Ångströmo sistema, 1 Å = 0,1 nm).

Siūlo daugiasluoksnę struktūrą su tiksliu kiekvieno sluoksnio storio valdymu, būdingą pažangioms puslaidininkinėms plokštelėms.

SiCOI plokštelės struktūra

SiCOI (silicio karbidas ant izoliatoriaus) – tai specializuota plokštelių struktūra, kurioje silicio karbidas (SiC) sujungtas su izoliaciniu sluoksniu, panaši į SOI (silicio ant izoliatoriaus), bet optimizuota didelės galios / aukštos temperatūros taikymams. Pagrindinės savybės:

Sluoksnio sudėtis:

Viršutinis sluoksnis: monokristalinis silicio karbidas (SiC), užtikrinantis didelį elektronų judrumą ir terminį stabilumą.

Palaidotas izoliatorius: Paprastai SiO₂ (oksidas) arba deimantas (SOD pavidalu), siekiant sumažinti parazitinę talpą ir pagerinti izoliaciją.

Pagrindas: silicis arba polikristalinis SiC mechaniniam pagrindui

SiCOI plokštelės savybės

Elektrinės savybės Platus draudžiamasis tarpas (3,2 eV 4H-SiC): užtikrina didelę pramušimo įtampą (> 10 × didesnę nei silicio). Sumažina nuotėkio sroves, pagerindamas maitinimo įrenginių efektyvumą.

Didelis elektronų judrumas:~900 cm²/V·s (4H-SiC), palyginti su ~1 400 cm²/V·s (Si), bet geresnis našumas esant dideliam lauko stiprumui.

Mažas įjungimo pasipriešinimas:SiCOI pagrindu sukurti tranzistoriai (pvz., MOSFETai) pasižymi mažesniais laidumo nuostoliais.

Puiki izoliacija:Palaidotas oksido (SiO₂) arba deimanto sluoksnis sumažina parazitinę talpą ir skersinius trukdžius.

Šiluminės savybėsDidelis šilumos laidumas: SiC (~490 W/m·K 4H-SiC atveju), palyginti su Si (~150 W/m·K). Deimantas (jei naudojamas kaip izoliatorius) gali viršyti 2000 W/m·K, todėl padidėja šilumos išsklaidymas.

Terminis stabilumas:Patikimai veikia esant >300 °C temperatūrai (palyginti su ~150 °C silicio atveju). Sumažina aušinimo poreikius galios elektronikoje.

3. Mechaninės ir cheminės savybėsYpatingas kietumas (~9,5 Mohs): atsparus dilimui, todėl SiCOI yra patvarus atšiaurioms aplinkoms.

Cheminis inertiškumas:Atsparus oksidacijai ir korozijai net rūgštinėje/šarminėje aplinkoje.

Mažas šiluminis plėtimasis:Gerai dera su kitomis aukštos temperatūros medžiagomis (pvz., GaN).

4. Struktūriniai pranašumai (palyginti su birių SiC arba SOI)

Sumažinti pagrindo nuostoliai:Izoliacinis sluoksnis apsaugo nuo srovės nutekėjimo į pagrindą.

Patobulintas radijo dažnių našumas:Mažesnė parazitinė talpa leidžia greičiau perjungti (naudinga 5G/mmWave įrenginiams).

Lankstus dizainas:Plonas SiC viršutinis sluoksnis leidžia optimizuoti įrenginio mastelio keitimą (pvz., itin plonus kanalus tranzistoriuose).

Palyginimas su SOI ir birių SiC

Nekilnojamasis turtas	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	Tūrinis SiC
Juostos tarpas	3,2 eV (SiC)	1,1 eV (Si)	3,2 eV (SiC)
Šilumos laidumas	Aukštas (SiC + deimantas)	Žemas (SiO₂ riboja šilumos srautą)	Aukštas (tik SiC)
Sugedimo įtampa	Labai aukštas	Vidutinis	Labai aukštas
Kaina	Aukštesnis	Žemutinis	Aukščiausia (grynas SiC)

SiCOI plokštelių pritaikymas

Galios elektronika
SiCOI plokštelės plačiai naudojamos aukštos įtampos ir didelės galios puslaidininkiniuose įtaisuose, tokiuose kaip MOSFET'ai, Schottky diodai ir galios jungikliai. Platus SiC draudžiamasis tarpas ir didelė pramušimo įtampa leidžia efektyviai konvertuoti galią, sumažinant nuostolius ir pagerinant šiluminį našumą.

Radijo dažnių (RF) įrenginiai
Izoliacinis sluoksnis SiCOI plokštelėse sumažina parazitinę talpą, todėl jos tinka aukšto dažnio tranzistoriams ir stiprintuvams, naudojamiems telekomunikacijose, radaruose ir 5G technologijose.

Mikroelektromechaninės sistemos (MEMS)
SiCOI plokštelės suteikia tvirtą platformą MEMS jutiklių ir pavarų gamybai, kurie patikimai veikia atšiauriomis sąlygomis dėl SiC cheminio inertiškumo ir mechaninio stiprumo.

Aukštos temperatūros elektronika
„SiCOI“ leidžia elektronikai išlaikyti našumą ir patikimumą esant aukštai temperatūrai, o tai naudinga automobilių, aviacijos ir kosmoso bei pramonės reikmėms, kuriose sugenda įprasti silicio įtaisai.

Fotoniniai ir optoelektroniniai įtaisai
SiC optinių savybių ir izoliacinio sluoksnio derinys palengvina fotoninių grandinių integravimą su patobulintu šilumos valdymu.

Radiacijai atspari elektronika
Dėl SiC būdingo atsparumo radiacijai, SiCOI plokštelės idealiai tinka kosmoso ir branduolinėms reikmėms, kurioms reikalingi įtaisai, atlaikantys didelės radiacijos aplinką.

SiCOI plokštelės klausimai ir atsakymai

1 klausimas: Kas yra SiCOI plokštelė?

A: SiCOI reiškia silicio karbidą ant izoliatoriaus. Tai puslaidininkinė plokštelės struktūra, kurioje plonas silicio karbido (SiC) sluoksnis yra sujungtas su izoliaciniu sluoksniu (dažniausiai silicio dioksidu, SiO₂), kurį laiko silicio substratas. Ši struktūra sujungia puikias SiC savybes su elektrine izoliacija nuo izoliatoriaus.

2 klausimas: Kokie yra pagrindiniai SiCOI plokštelių privalumai?

A: Pagrindiniai privalumai yra didelė pramušimo įtampa, plati draudžiamoji juosta, puikus šilumos laidumas, didesnis mechaninis kietumas ir sumažinta parazitinė talpa dėl izoliacinio sluoksnio. Tai pagerina įrenginio veikimą, efektyvumą ir patikimumą.

3 klausimas: Kokie yra tipiniai SiCOI plokštelių panaudojimo būdai?

A: Jie naudojami galios elektronikoje, aukšto dažnio radijo dažnių įrenginiuose, MEMS jutikliuose, aukštos temperatūros elektronikoje, fotoniniuose įrenginiuose ir radiacijai atsparioje elektronikoje.