SiCOI плочка од 4 инчи и 6 инчи HPSI SiC SiO2 Si субатратна структура

Краток опис:

Овој труд претставува детален преглед на плочките од силициум карбид на изолатор (SiCOI), поточно фокусирајќи се на подлоги од 4 и 6 инчи со слоеви од силициум карбид (SiC) со висока чистота, врзани на изолациски слоеви од силициум диоксид (SiO₂) врз подлоги од силициум (Si). Структурата SiCOI ги комбинира исклучителните електрични, термички и механички својства на SiC со придобивките од електрична изолација на оксидниот слој и механичката поддршка на силициумската подлога. Користењето на HPSI SiC ги подобрува перформансите на уредот со минимизирање на спроводливоста на подлогата и намалување на паразитските загуби, што ги прави овие плочки идеални за полупроводнички апликации со висока моќност, висока фреквенција и висока температура. Се дискутира процесот на производство, карактеристиките на материјалот и структурните предности на оваа повеќеслојна конфигурација, нагласувајќи ја нејзината важност за енергетската електроника и микроелектромеханичките системи (MEMS) од следната генерација. Студијата, исто така, ги споредува својствата и потенцијалните примени на плочките од SiCOI од 4 и 6 инчи, истакнувајќи ја скалабилноста и перспективите за интеграција за напредни полупроводнички уреди.

Испратете ни е-пошта

Карактеристики

Структура на SiCOI плочка

HPB (Високо-перформансно поврзување), BIC (Вврзано интегрирано коло) и SOD (технологија слична на силициум-на-дијамант или силициум-на-изолатор). Вклучува:

Метрики за перформанси:

Ги наведува параметрите како што се точност, типови на грешки (на пр., „Нема грешка“, „Растојание на вредност“) и мерења на дебелина (на пр., „Дебелина на директен слој/кг“).

Табела со нумерички вредности (веројатно експериментални или процесни параметри) под наслови како „ADDR/SYGBDT“, „10/0“ итн.

Податоци за дебелината на слојот:

Обемни повторувачки записи означени со „L1 Дебелина (A)“ до „L270 Дебелина (A)“ (веројатно во Ångströms, 1 Å = 0,1 nm).

Предлага повеќеслојна структура со прецизна контрола на дебелината за секој слој, типично кај напредните полупроводнички плочки.

Структура на SiCOI плочка

SiCOI (силициум карбид на изолатор) е специјализирана структура на плочки што комбинира силициум карбид (SiC) со изолационен слој, слична на SOI (силициум-на-изолатор), но оптимизирана за апликации со голема моќност/висока температура. Клучни карактеристики:

Состав на слој:

Горен слој: Монокристален силициум карбид (SiC) за висока подвижност на електрони и термичка стабилност.

Закопан изолатор: Типично SiO₂ (оксид) или дијамант (во SOD) за намалување на паразитскиот капацитет и подобрување на изолацијата.

Основна подлога: Силиконски или поликристален SiC за механичка потпора

Својства на SiCOI плочката

Електрични својства Широк енергетски јаз (3,2 eV за 4H-SiC): Овозможува висок напон на пробив (>10 пати повисок од силициумот). Ги намалува струите на истекување, подобрувајќи ја ефикасноста кај енергетските уреди.

Висока подвижност на електрони:~900 cm²/V·s (4H-SiC) наспроти ~1.400 cm²/V·s (Si), но подобри перформанси на високо поле.

Низок отпор:Транзисторите базирани на SiCOI (на пр., MOSFET-ите) покажуваат помали загуби на спроводливост.

Одлична изолација:Закопаниот оксид (SiO₂) или дијамантскиот слој го минимизира паразитскиот капацитет и преслушувањето.

Термички својстваВисока топлинска спроводливост: SiC (~490 W/m·K за 4H-SiC) наспроти Si (~150 W/m·K). Дијамантот (доколку се користи како изолатор) може да надмине 2.000 W/m·K, подобрувајќи ја дисипацијата на топлината.

Термичка стабилност:Работи сигурно на >300°C (во споредба со ~150°C за силициум). Ги намалува потребите за ладење во енергетската електроника.

3. Механички и хемиски својстваЕкстремна тврдост (~9,5 Mohs): Отпорна е на абење, што го прави SiCOI издржлив за сурови средини.

Хемиска инертност:Отпорен на оксидација и корозија, дури и во кисели/алкални услови.

Ниска термичка експанзија:Добро се комбинира со други материјали што се отпорни на високи температури (на пр., GaN).

4. Структурни предности (во споредба со SiC или SOI во големи количини)

Намалени загуби на подлогата:Изолациониот слој спречува протекување на струја во подлогата.

Подобрени RF перформанси:Понискиот паразитски капацитет овозможува побрзо префрлување (корисно за 5G/mmWave уреди).

Флексибилен дизајн:Тенкиот горен слој од SiC овозможува оптимизирано скалирање на уредот (на пр., ултратенки канали кај транзистори).

Споредба со SOI и Bulk SiC

Имот	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	Масовно SiC
Бендгап	3,2 eV (SiC)	1,1 eV (Si)	3,2 eV (SiC)
Топлинска спроводливост	Висок (SiC + дијамант)	Ниско (SiO₂ го ограничува протокот на топлина)	Високо (само SiC)
Напон на дефект	Многу високо	Умерено	Многу високо
Цена	Повисоко	Долна	Највисок (чист SiC)

Примени на SiCOI плочки

Енергетска електроника
SiCOI плочките се користат во високонапонски и високомоќни полупроводнички уреди како што се MOSFET-и, Шотки диоди и прекинувачи за напојување. Широкиот енергетски јаз и високиот напон на пробивање на SiC овозможуваат ефикасна конверзија на енергија со намалени загуби и подобрени термички перформанси.

Радиофреквентни (RF) уреди
Изолациониот слој во SiCOI плочките го намалува паразитскиот капацитет, што ги прави погодни за високофреквентни транзистори и засилувачи што се користат во телекомуникациите, радарите и 5G технологиите.

Микроелектромеханички системи (MEMS)
SiCOI плочките обезбедуваат робусна платформа за производство на MEMS сензори и актуатори кои работат сигурно во сурови средини поради хемиската инертност и механичката цврстина на SiC.

Електроника за висока температура
SiCOI овозможува електроника што одржува перформанси и сигурност на покачени температури, што им користи на автомобилските, воздухопловните и индустриските апликации каде што конвенционалните силиконски уреди откажуваат.

Фотонски и оптоелектронски уреди
Комбинацијата на оптичките својства на SiC и изолациониот слој го олеснува интегрирањето на фотонските кола со подобрено термичко управување.

Електроника отпорна на зрачење
Поради вродената толеранција на зрачење на SiC, SiCOI плочките се идеални за вселенски и нуклеарни апликации на кои им се потребни уреди што издржуваат средини со високо зрачење.

Прашања и одговори за SiCOI плочки

П1: Што е SiCOI плочка?

A: SiCOI е кратенка за силициум карбид на изолатор. Тоа е полупроводничка плотна структура каде што тенок слој од силициум карбид (SiC) е залепен на изолациски слој (обично силициум диоксид, SiO₂), кој е потпрен на силициумска подлога. Оваа структура ги комбинира одличните својства на SiC со електрична изолација од изолаторот.

П2: Кои се главните предности на SiCOI плочките?

A: Главните предности вклучуваат висок напон на пробив, широк енергетски јаз, одлична топлинска спроводливост, супериорна механичка тврдост и намалена паразитска капацитивност благодарение на изолациониот слој. Ова води до подобрени перформанси, ефикасност и сигурност на уредот.

П3: Кои се типичните примени на SiCOI плочките?

A: Тие се користат во енергетска електроника, високофреквентни RF уреди, MEMS сензори, електроника за висока температура, фотонски уреди и електроника зацврстена на зрачење.