SiCOI ostya 4 hüvelykes 6 hüvelykes HPSI SiC SiO2 Si szubatrát szerkezet

Rövid leírás:

Ez a tanulmány részletes áttekintést nyújt a szilícium-karbid szigetelőn (SiCOI) alapuló ostyákról, különös tekintettel a 4 hüvelykes és 6 hüvelykes szubsztrátumokra, amelyek nagy tisztaságú, félig szigetelő (HPSI) szilícium-karbid (SiC) rétegeket tartalmaznak, amelyek szilícium (Si) szubsztrátumokon lévő szilícium-dioxid (SiO₂) szigetelőrétegekre vannak kötve. A SiCOI szerkezet ötvözi a SiC kivételes elektromos, termikus és mechanikai tulajdonságait az oxidréteg elektromos szigetelési előnyeivel és a szilícium szubsztrátum mechanikai tartójával. A HPSI SiC használata javítja az eszközök teljesítményét azáltal, hogy minimalizálja a szubsztrát vezetését és csökkenti a parazita veszteségeket, így ezek a ostyák ideálisak nagy teljesítményű, nagyfrekvenciás és magas hőmérsékletű félvezető alkalmazásokhoz. A tanulmány ismerteti a többrétegű konfiguráció gyártási folyamatát, anyagjellemzőit és szerkezeti előnyeit, hangsúlyozva a következő generációs teljesítményelektronikai és mikroelektromechanikai rendszerek (MEMS) szempontjából való relevanciáját. A tanulmány összehasonlítja a 4 hüvelykes és 6 hüvelykes SiCOI ostyák tulajdonságait és lehetséges alkalmazásait is, kiemelve a fejlett félvezető eszközök skálázhatóságát és integrációs kilátásait.

Küldjön nekünk e-mailt

Jellemzők

A SiCOI ostya szerkezete

HPB (nagy teljesítményű kötés), BIC (kötött integrált áramkör) és SOD (szilícium-gyémántra vagy szilícium-szigetelőre emlékeztető technológia). Magában foglalja:

Teljesítménymutatók:

Felsorolja a paramétereket, mint például a pontosság, a hibatípusok (pl. „Nincs hiba”, „Érték távolság”) és a vastagságmérés (pl. „Közvetlen réteg vastagsága/kg”).

Egy táblázat numerikus értékekkel (esetleg kísérleti vagy folyamatparaméterekkel) olyan címszavak alatt, mint a "ADDR/SYGBDT", "10/0" stb.

Rétegvastagsági adatok:

Kiterjedt, ismétlődő bejegyzések "L1 vastagság (A)" - "L270 vastagság (A)" felirattal (valószínűleg Ångströmben, 1 Å = 0,1 nm).

Egy többrétegű szerkezetet javasol, minden réteg vastagsága precíz szabályozással, ami jellemző a fejlett félvezető ostyákra.

SiCOI ostya szerkezet

A SiCOI (Silicon Carbide on Insulator, szilícium-karbid szigetelőn) egy speciális lapkaszerkezet, amely szilícium-karbidot (SiC) kombinál egy szigetelőréteggel, hasonlóan a SOI-hoz (Silicon-on-Insulator, szilícium-szigetelőn), de nagy teljesítményű/magas hőmérsékletű alkalmazásokhoz optimalizálva. Főbb jellemzők:

Réteg összetétele:

Felső réteg: Egykristályos szilícium-karbid (SiC) a nagy elektronmobilitás és hőstabilitás érdekében.

Eltemetett szigetelő: Általában SiO₂ (oxid) vagy gyémánt (SOD-ban) a parazita kapacitás csökkentésére és a szigetelés javítására.

Alapanyag: Szilícium vagy polikristályos SiC mechanikai támasztékként

A SiCOI ostya tulajdonságai

Elektromos tulajdonságok Széles tiltott sáv (3,2 eV 4H-SiC esetén): Magas letörési feszültséget tesz lehetővé (>10× magasabb, mint a szilíciumnál). Csökkenti a szivárgási áramokat, javítva az erősáramú eszközök hatékonyságát.

Nagy elektronmobilitás:~900 cm²/V·s (4H-SiC) vs. ~1400 cm²/V·s (Si), de jobb nagy térerősségű teljesítmény.

Alacsony bekapcsolási ellenállás:A SiCOI alapú tranzisztorok (pl. MOSFET-ek) alacsonyabb vezetési veszteségeket mutatnak.

Kiváló szigetelés:Az eltemetett oxid (SiO₂) vagy gyémántréteg minimalizálja a parazita kapacitást és az áthallást.

Termikus tulajdonságokMagas hővezető képesség: SiC (~490 W/m·K 4H-SiC esetén) vs. Si (~150 W/m·K). A gyémánt (szigetelőként használva) meghaladhatja a 2000 W/m·K-ot, ami fokozza a hőelvezetést.

Termikus stabilitás:Megbízhatóan működik >300°C-on (szemben a szilícium ~150°C-ával). Csökkenti a hűtési igényt a teljesítményelektronikában.

3. Mechanikai és kémiai tulajdonságokExtrém keménység (~9,5 Mohs): Kopásálló, így a SiCOI tartós a zord környezetekben is.

Kémiai inertség:Ellenáll az oxidációnak és a korróziónak, még savas/lúgos körülmények között is.

Alacsony hőtágulás:Jól illeszkedik más magas hőmérsékletű anyagokhoz (pl. GaN).

4. Szerkezeti előnyök (a tömbi SiC-hez vagy SOI-hoz képest)

Csökkentett aljzatveszteség:A szigetelőréteg megakadályozza az áram szivárgását az aljzatba.

Továbbfejlesztett rádiófrekvenciás teljesítmény:Az alacsonyabb parazita kapacitás gyorsabb kapcsolást tesz lehetővé (hasznos 5G/mmWave eszközöknél).

Rugalmas kialakítás:A vékony SiC felső réteg lehetővé teszi az eszközök optimalizált skálázását (pl. ultravékony csatornák tranzisztorokban).

Összehasonlítás SOI-val és ömlesztett SiC-vel

Ingatlan	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	Tömeges SiC
Sávhézag	3,2 eV (SiC)	1,1 eV (Si)	3,2 eV (SiC)
Hővezető képesség	Magas (SiC + gyémánt)	Alacsony (a SiO₂ korlátozza a hőáramlást)	Magas (csak SiC)
Átütési feszültség	Nagyon magas	Mérsékelt	Nagyon magas
Költség	Magasabb	Alacsonyabb	Legmagasabb (tiszta SiC)

SiCOI ostya alkalmazásai

Teljesítményelektronika
A SiCOI szeleteket széles körben használják nagyfeszültségű és nagy teljesítményű félvezető eszközökben, például MOSFET-ekben, Schottky-diódákban és teljesítménykapcsolókban. A SiC széles tiltott sávja és magas letörési feszültsége hatékony teljesítményátalakítást tesz lehetővé csökkentett veszteségekkel és fokozott hőteljesítmény mellett.

Rádiófrekvenciás (RF) eszközök
A SiCOI ostyák szigetelőrétege csökkenti a parazita kapacitást, így alkalmassá teszik őket nagyfrekvenciás tranzisztorokhoz és erősítőkhöz, amelyeket telekommunikációban, radarokban és 5G technológiákban használnak.

Mikroelektromechanikus rendszerek (MEMS)
A SiCOI ostyák robusztus platformot biztosítanak MEMS érzékelők és aktuátorok gyártásához, amelyek megbízhatóan működnek zord környezetben a SiC kémiai inertségének és mechanikai szilárdságának köszönhetően.

Magas hőmérsékletű elektronika
A SiCOI lehetővé teszi az olyan elektronikai megoldások létrehozását, amelyek magas hőmérsékleten is megőrzik a teljesítményüket és megbízhatóságukat, ami előnyös az autóipari, repülőgépipari és ipari alkalmazások számára, ahol a hagyományos szilíciumeszközök meghibásodnak.

Fotonikus és optoelektronikai eszközök
A SiC optikai tulajdonságainak és a szigetelőrétegnek a kombinációja megkönnyíti a fotonikus áramkörök integrálását a fokozott hőkezeléssel.

Sugárzásnak ellenálló elektronika
A SiC inherens sugárzástűrése miatt a SiCOI ostyák ideálisak űr- és nukleáris alkalmazásokhoz, ahol a nagy sugárzású környezetnek ellenálló eszközökre van szükség.

SiCOI ostya kérdések és válaszok

1. kérdés: Mi az a SiCOI ostya?

A: A SiCOI a szilícium-karbid szigetelőn (Silicon Carbide-on-Insulator) rövidítése. Ez egy félvezető ostyaszerkezet, amelyben egy vékony szilícium-karbid (SiC) réteg egy szigetelőrétegre (általában szilícium-dioxid, SiO₂) van kötve, amelyet egy szilícium hordozó hordoz. Ez a szerkezet a SiC kiváló tulajdonságait ötvözi a szigetelőtől való elektromos szigeteléssel.

2. kérdés: Melyek a SiCOI ostyák fő előnyei?

V: A fő előnyök közé tartozik a magas átütési feszültség, a széles tiltott sáv, a kiváló hővezető képesség, a kiváló mechanikai keménység és a szigetelőrétegnek köszönhetően csökkentett parazita kapacitás. Ez jobb eszközteljesítményhez, hatékonysághoz és megbízhatósághoz vezet.

3. kérdés: Melyek a SiCOI ostyák tipikus alkalmazásai?

V: Teljesítményelektronikában, nagyfrekvenciás rádiófrekvenciás eszközökben, MEMS érzékelőkben, magas hőmérsékletű elektronikában, fotonikus eszközökben és sugárzásnak ellenálló elektronikában használják őket.