SICOI (silicijum karbid na izolatoru) pločice SiC film na silicijumu
Detaljan dijagram
Uvođenje silicijum karbida na izolatorske (SICOI) pločice
Silicijum karbidne pločice na izolatoru (SICOI) su poluprovodničke podloge sljedeće generacije koje integrišu superiorna fizička i elektronska svojstva silicijum karbida (SiC) sa izvanrednim karakteristikama električne izolacije izolacionog sloja, kao što su silicijum dioksid (SiO₂) ili silicijum nitrid (Si₃N₄). Tipična SICOI pločica sastoji se od tankog epitaksijalnog SiC sloja, međuizolacionog filma i noseće osnovne podloge, koja može biti silicijum ili SiC.
Ova hibridna struktura je projektovana da zadovolji stroge zahtjeve elektronskih uređaja visoke snage, visoke frekvencije i visoke temperature. Ugradnjom izolacijskog sloja, SICOI pločice minimiziraju parazitski kapacitet i potiskuju struje curenja, čime se osiguravaju više radne frekvencije, bolja efikasnost i poboljšano upravljanje temperaturom. Ove prednosti ih čine veoma vrijednim u sektorima kao što su električna vozila, 5G telekomunikacijska infrastruktura, vazduhoplovni sistemi, napredna RF elektronika i MEMS senzorske tehnologije.
Princip proizvodnje SICOI pločica
SICOI (silicijum karbid na izolatoru) pločice se proizvode naprednim postupkom...proces lijepljenja i stanjivanja pločica:
-
Rast SiC supstrata– Kao donorski materijal pripremljena je visokokvalitetna monokristalna SiC pločica (4H/6H).
-
Nanošenje izolacijskog sloja– Izolacijski film (SiO₂ ili Si₃N₄) se formira na nosaču pločice (Si ili SiC).
-
Lijepljenje pločica– SiC pločica i nosač pločice su spojene pod visokom temperaturom ili uz pomoć plazme.
-
Razrjeđivanje i poliranje– Donorska pločica SiC se stanjuje na nekoliko mikrometara i polira kako bi se postigla atomski glatka površina.
-
Završna inspekcija– Završena SICOI pločica se testira na ujednačenost debljine, hrapavost površine i izolacijske performanse.
Kroz ovaj proces, atanki aktivni SiC slojs odličnim električnim i termičkim svojstvima kombinira se s izolacijskim filmom i potpornom podlogom, stvarajući visokoperformansnu platformu za energetske i RF uređaje sljedeće generacije.
Ključne prednosti SICOI pločica
| Kategorija značajke | Tehničke karakteristike | Osnovne prednosti |
|---|---|---|
| Struktura materijala | Aktivni sloj 4H/6H-SiC + izolacijski film (SiO₂/Si₃N₄) + Si ili SiC nosač | Postiže snažnu električnu izolaciju, smanjuje parazitske smetnje |
| Električna svojstva | Visoka probojna čvrstoća (>3 MV/cm), niski dielektrični gubici | Optimizovano za rad na visokom naponu i visokoj frekvenciji |
| Termička svojstva | Toplotna provodljivost do 4,9 W/cm·K, stabilna iznad 500°C | Efikasno odvođenje toplote, odlične performanse pod jakim termičkim opterećenjima |
| Mehanička svojstva | Ekstremna tvrdoća (Mohs 9.5), nizak koeficijent termičkog širenja | Otporan na naprezanje, produžava vijek trajanja uređaja |
| Kvalitet površine | Ultra glatka površina (Ra <0,2 nm) | Promoviše epitaksiju bez defekata i pouzdanu izradu uređaja |
| Izolacija | Otpornost >10¹⁴ Ω·cm, niska struja curenja | Pouzdan rad u RF i visokonaponskim izolacijskim primjenama |
| Veličina i prilagođavanje | Dostupno u formatima od 4, 6 i 8 inča; debljina SiC-a 1–100 μm; izolacija 0,1–10 μm | Fleksibilan dizajn za različite zahtjeve primjene |
Osnovna područja primjene
| Sektor primjene | Tipični slučajevi upotrebe | Prednosti u performansama |
|---|---|---|
| Energetska elektronika | Inverteri za električna vozila, stanice za punjenje, industrijski uređaji za napajanje | Visok probojni napon, smanjeni gubici pri preklapanju |
| Radiofrekvencija i 5G | Pojačala snage baznih stanica, komponente milimetarskih talasa | Niski paraziti, podržava operacije u GHz opsegu |
| MEMS senzori | Senzori pritiska za teške uslove okoline, MEMS navigacijskog kvaliteta | Visoka termička stabilnost, otporna na zračenje |
| Zrakoplovstvo i odbrana | Satelitske komunikacije, avionski energetski moduli | Pouzdanost pri ekstremnim temperaturama i izloženosti zračenju |
| Pametna mreža | HVDC pretvarači, poluprovodnički prekidači | Visoka izolacija minimizira gubitak energije |
| Optoelektronika | UV LED diode, laserske podloge | Visok kristalni kvalitet podržava efikasnu emisiju svjetlosti |
Izrada 4H-SiCOI
Proizvodnja 4H-SiCOI pločica se postiže putemprocesi lijepljenja i stanjivanja pločica, što omogućava visokokvalitetne izolacijske međupovršine i aktivne SiC slojeve bez defekata.
-
aShematski prikaz izrade platforme od 4H-SiCOI materijala.
-
bSlika 4-inčne 4H-SiCOI pločice dobivene spajanjem i prorjeđivanjem; označene zone defekata.
-
cKarakterizacija ujednačenosti debljine 4H-SiCOI supstrata.
-
dOptička slika 4H-SiCOI čipa.
-
eTok procesa za izradu SiC mikrodiskovnog rezonatora.
-
fSEM završenog mikrodiskovnog rezonatora.
-
gUvećani SEM koji prikazuje bočni zid rezonatora; umetak AFM prikazuje glatkoću površine na nanoskalnim skalama.
-
hPoprečni presjek SEM-a koji ilustruje gornju površinu paraboličnog oblika.
Često postavljana pitanja o SICOI pločicama
P1: Koje prednosti imaju SICOI pločice u odnosu na tradicionalne SiC pločice?
A1: Za razliku od standardnih SiC supstrata, SICOI pločice uključuju izolacijski sloj koji smanjuje parazitski kapacitet i struje curenja, što dovodi do veće efikasnosti, boljeg frekvencijskog odziva i superiornih termalnih performansi.
P2: Koje su veličine pločica obično dostupne?
A2: SICOI pločice se obično proizvode u formatima od 4 inča, 6 inča i 8 inča, s prilagođenom debljinom SiC-a i izolacijskog sloja dostupnom ovisno o zahtjevima uređaja.
P3: Koje industrije imaju najviše koristi od SICOI pločica?
A3: Ključne industrije uključuju energetsku elektroniku za električna vozila, RF elektroniku za 5G mreže, MEMS za svemirske senzore i optoelektroniku poput UV LED dioda.
P4: Kako izolacijski sloj poboljšava performanse uređaja?
A4: Izolacijski film (SiO₂ ili Si₃N₄) sprječava curenje struje i smanjuje električno preslušavanje, omogućavajući veću izdržljivost napona, efikasnije prebacivanje i smanjeni gubitak topline.
P5: Da li su SICOI pločice pogodne za primjene na visokim temperaturama?
A5: Da, s visokom toplinskom provodljivošću i otpornošću iznad 500°C, SICOI pločice su dizajnirane da pouzdano funkcioniraju pod ekstremnim temperaturama i u teškim uvjetima.
P6: Mogu li se SICOI pločice prilagoditi?
A6: Apsolutno. Proizvođači nude prilagođene dizajne za specifične debljine, nivoe dopiranja i kombinacije supstrata kako bi zadovoljili različite istraživačke i industrijske potrebe.










