SICOI (szilícium-karbid szigetelőn) ostyák SiC film szilíciumon

SICOI (szilícium-karbid szigetelőn) ostyák SiC fólia szilíciumon Kiemelt kép

Rövid leírás:

A szilícium-karbid szigetelőn (SICOI) ostyák a következő generációs félvezető szubsztrátok, amelyek ötvözik a szilícium-karbid (SiC) kiváló fizikai és elektronikus tulajdonságait egy szigetelő pufferréteg, például szilícium-dioxid (SiO₂) vagy szilícium-nitrid (Si₃N₄) kiemelkedő elektromos szigetelő tulajdonságaival. Egy tipikus SICOI ostya egy vékony epitaxiális SiC rétegből, egy közbenső szigetelő filmből és egy tartó alapszubsztrátumból áll, amely lehet szilícium vagy SiC.

Küldjön nekünk e-mailt

Jellemzők

Részletes ábra

Szilícium-karbid szigetelő (SICOI) ostyák bevezetése

Ez a hibrid struktúra úgy lett kialakítva, hogy megfeleljen a nagy teljesítményű, nagyfrekvenciás és magas hőmérsékletű elektronikus eszközök szigorú követelményeinek. Egy szigetelőréteg beépítésével a SICOI ostyák minimalizálják a parazita kapacitást és elnyomják a szivárgási áramokat, ezáltal biztosítva a magasabb üzemi frekvenciákat, a jobb hatékonyságot és a jobb hőkezelést. Ezek az előnyök rendkívül értékessé teszik őket olyan ágazatokban, mint az elektromos járművek, az 5G telekommunikációs infrastruktúra, a repülőgépipari rendszerek, a fejlett RF elektronika és a MEMS érzékelőtechnológiák.

A SICOI ostyák gyártási elve

A SICOI (szilícium-karbid szigetelőn) ostyákat fejlett eljárással gyártják.ostyakötési és -vékonyítási folyamat:

SiC szubsztrát növekedés– Donoranyagként egy kiváló minőségű egykristályos SiC ostyát (4H/6H) készítenek elő.
Szigetelőréteg leválasztása– Egy szigetelőréteg (SiO₂ vagy Si₃N₄) képződik a hordozólapon (Si vagy SiC).
Ostyakötés– A SiC ostyát és a hordozó ostyát magas hőmérsékleten vagy plazma segítségével kötik össze.
Hígítás és polírozás– A SiC donor szeletet néhány mikrométerre elvékonyítják és polírozzák, hogy atomosan sima felületet kapjanak.
Végső ellenőrzés– A kész SICOI ostyát vastagságának egyenletessége, felületi érdesség és szigetelési teljesítmény szempontjából tesztelik.

Ezen a folyamaton keresztül egyvékony aktív SiC rétegkiváló elektromos és termikus tulajdonságokkal rendelkező áramkört egy szigetelőfóliával és egy tartófelülettel kombinálják, így nagy teljesítményű platformot hoznak létre a következő generációs teljesítmény- és rádiófrekvenciás eszközök számára.

A SICOI ostyák fő előnyei

Jellemzőkategória	Műszaki jellemzők	Alapvető előnyök
Anyagszerkezet	4H/6H-SiC aktív réteg + szigetelőfilm (SiO₂/Si₃N₄) + Si vagy SiC hordozó	Erős elektromos szigetelést biztosít, csökkenti a parazita interferenciát
Elektromos tulajdonságok	Nagy átütési szilárdság (>3 MV/cm), alacsony dielektromos veszteség	Nagyfeszültségű és nagyfrekvenciás működésre optimalizálva
Termikus tulajdonságok	Hővezető képesség akár 4,9 W/cm·K, 500°C felett stabil	Hatékony hőelvezetés, kiváló teljesítmény zord hőterhelés alatt is
Mechanikai tulajdonságok	Extrém keménység (Mohs 9,5), alacsony hőtágulási együttható	Ellenálló a stresszel szemben, növeli az eszköz élettartamát
Felületi minőség	Ultrasima felület (Ra <0,2 nm)	Elősegíti a hibamentes epitaxiát és a megbízható eszközgyártást
Szigetelés	Ellenállás >10¹⁴ Ω·cm, alacsony szivárgási áram	Megbízható működés RF és nagyfeszültségű leválasztási alkalmazásokban
Méret és testreszabás	4, 6 és 8 hüvelykes formátumban kapható; SiC vastagság 1–100 μm; szigetelés 0,1–10 μm	Rugalmas kialakítás a különböző alkalmazási követelményekhez

Fő alkalmazási területek

Alkalmazási szektor	Tipikus felhasználási esetek	Teljesítménybeli előnyök
Teljesítményelektronika	Elektromosjármű inverterek, töltőállomások, ipari erőművek	Magas átütési feszültség, csökkentett kapcsolási veszteség
Rádiófrekvenciás és 5G	Bázisállomás teljesítményerősítők, milliméteres hullámú alkatrészek	Alacsony parazitaterhelés, támogatja a GHz-es tartományban történő műveleteket
MEMS érzékelők	Környezeti nyomásérzékelők, navigációs minőségű MEMS	Magas hőstabilitás, sugárzásálló
Repülés és védelem	Műholdas kommunikáció, avionikai tápegységek	Megbízhatóság szélsőséges hőmérsékletek és sugárzásnak való kitettség esetén
Intelligens hálózat	HVDC átalakítók, félvezető megszakítók	A magas szigetelés minimalizálja az energiaveszteséget
Optoelektronika	UV LED-ek, lézeres aljzatok	A magas kristályminőség hatékony fénykibocsátást tesz lehetővé

4H-SiCOI előállítása

A 4H-SiCOI ostyák előállítása a következőképpen történik:ostyakötési és -vékonyítási folyamatok, lehetővé téve a kiváló minőségű szigetelő határfelületek és a hibamentes SiC aktív rétegek létrehozását.

aA 4H-SiCOI anyagplatform gyártásának vázlata.
b: Egy 4 hüvelykes 4H-SiCOI ostya képe kötéssel és vékonyítással; a hibazónák jelölve.
cA 4H-SiCOI szubsztrát vastagságegyenletességének jellemzése.
d: Egy 4H-SiCOI chip optikai képe.
eSiC mikrolemez rezonátor gyártásának folyamatábrája.
f: Egy kész mikrokorong-rezonátor pásztázó elektronmikroszkópos felvétele.
g: Nagyított pásztázó elektronmikroszkóp (SEM) felvétel, amelyen a rezonátor oldalfala látható; az AFM betét a nanoskálájú felületi simaságot ábrázolja.
h: Keresztmetszeti pásztázó elektronmikroszkóppal (SEM), amely a parabola alakú felső felületet szemlélteti.

GYIK a SICOI ostyákról

1. kérdés: Milyen előnyei vannak a SICOI ostyáknak a hagyományos SiC ostyákkal szemben?
A1: A szabványos SiC-szubsztrátokkal ellentétben a SICOI-szeletek egy szigetelőréteget tartalmaznak, amely csökkenti a parazita kapacitást és a szivárgási áramokat, ami nagyobb hatékonyságot, jobb frekvenciaátvitelt és kiváló hőteljesítményt eredményez.

2. kérdés: Milyen ostyaméretek érhetők el jellemzően?
A2: A SICOI ostyákat általában 4, 6 és 8 hüvelykes formátumban gyártják, az eszköz igényeitől függően egyedi SiC és szigetelőréteg-vastagsággal.

3. kérdés: Mely iparágak profitálnak a leginkább a SICOI ostyákból?
A3: A kulcsfontosságú iparágak közé tartozik az elektromos járművek teljesítményelektronikája, az 5G hálózatokhoz használt rádiófrekvenciás elektronika, a repülőgépipari érzékelőkhöz használt MEMS, valamint az optoelektronika, például az UV LED-ek.

4. kérdés: Hogyan javítja a szigetelőréteg az eszköz teljesítményét?
A4: A szigetelőfilm (SiO₂ vagy Si₃N₄) megakadályozza az áram szivárgását és csökkenti az elektromos áthallást, ami nagyobb feszültségállóságot, hatékonyabb kapcsolást és csökkentett hőveszteséget tesz lehetővé.

5. kérdés: Alkalmasak-e a SICOI ostyák magas hőmérsékletű alkalmazásokhoz?
A5: Igen, a SICOI ostyák magas hővezető képességgel és 500°C feletti ellenállással rendelkeznek, így megbízhatóan működnek extrém hőhatás és zord környezeti körülmények között is.

6. kérdés: Testreszabhatók-e a SICOI ostyák?
A6: Teljes mértékben. A gyártók egyedi vastagságokhoz, adalékolási szintekhez és szubsztrát-kombinációkhoz kínálnak egyedi terveket, hogy megfeleljenek a különféle kutatási és ipari igényeknek.

Előző: Gyémántdrótos vágógép SiC-hoz | Zafír | Kvarc | Üveg

Következő: Többszálas gyémántfűrészgép SiC zafír ultrakemény, rideg anyagokhoz