SiCOI pločica 4 inča 6 inča HPSI SiC SiO2 Si subatratna struktura

Kratak opis:

Ovaj rad predstavlja detaljan pregled SiCOI (silicijum karbid-na-izolatoru) pločica, s posebnim fokusom na podloge od 4 i 6 inča koje sadrže slojeve visokočistog poluizolacionog (HPSI) silicijum karbida (SiC) vezane na izolacijske slojeve silicijum dioksida (SiO₂) preko silicijumskih (Si) podloga. SiCOI struktura kombinuje izuzetna električna, termička i mehanička svojstva SiC-a s prednostima električne izolacije oksidnog sloja i mehaničke podrške silicijumske podloge. Korištenje HPSI SiC poboljšava performanse uređaja minimiziranjem provodljivosti podloge i smanjenjem parazitskih gubitaka, što ove pločice čini idealnim za primjene u poluprovodnicima velike snage, visoke frekvencije i visoke temperature. Razmatra se proces izrade, karakteristike materijala i strukturne prednosti ove višeslojne konfiguracije, s naglaskom na njenoj relevantnosti za energetsku elektroniku sljedeće generacije i mikroelektromehaničke sisteme (MEMS). Studija također uspoređuje svojstva i potencijalne primjene SiCOI pločica od 4 i 6 inča, ističući skalabilnost i izglede za integraciju naprednih poluprovodničkih uređaja.

Pošaljite nam e-poštu

Karakteristike

Struktura SiCOI pločice

HPB (visokoperformansno povezivanje), BIC (integrisano povezano kolo) i SOD (tehnologija slična siliciju na dijamantu ili siliciju na izolatoru). Uključuje:

Metrike performansi:

Navodi parametre kao što su tačnost, vrste grešaka (npr. "Bez greške", "Udaljenost vrijednosti") i mjerenja debljine (npr. "Debljina direktnog sloja/kg").

Tabela sa numeričkim vrijednostima (moguće eksperimentalnim ili procesnim parametrima) pod naslovima kao što su "ADDR/SYGBDT", "10/0" itd.

Podaci o debljini sloja:

Opsežni ponavljajući unosi označeni sa "L1 Debljina (A)" do "L270 Debljina (A)" (vjerovatno u Ångströmima, 1 Å = 0,1 nm).

Predlaže višeslojnu strukturu s preciznom kontrolom debljine za svaki sloj, tipično za napredne poluprovodničke pločice.

Struktura SiCOI pločice

SiCOI (Silikon karbid na izolatoru) je specijalizirana struktura pločice koja kombinira silicijev karbid (SiC) s izolacijskim slojem, slično SOI-u (Silikon na izolatoru), ali optimizirana za primjene velike snage/visokih temperatura. Ključne karakteristike:

Sastav sloja:

Gornji sloj: Monokristalni silicijum karbid (SiC) za visoku pokretljivost elektrona i termičku stabilnost.

Ukopani izolator: Tipično SiO₂ (oksid) ili dijamant (u SOD-u) za smanjenje parazitskog kapaciteta i poboljšanje izolacije.

Osnovna podloga: Silicijum ili polikristalni SiC za mehaničku podršku

Svojstva SiCOI pločice

Električna svojstva Široki energetski razmak (3,2 eV za 4H-SiC): Omogućava visok probojni napon (>10× veći od silicija). Smanjuje struje curenja, poboljšavajući efikasnost energetskih uređaja.

Visoka mobilnost elektrona:~900 cm²/V·s (4H-SiC) u odnosu na ~1.400 cm²/V·s (Si), ali bolje performanse u visokom polju.

Nizak otpor uključenja:Tranzistori bazirani na SiCOI-ju (npr. MOSFET-ovi) pokazuju niže gubitke provodljivosti.

Odlična izolacija:Ukopani sloj oksida (SiO₂) ili dijamanta minimizira parazitski kapacitet i preslušavanje.

Termička svojstvaVisoka toplotna provodljivost: SiC (~490 W/m·K za 4H-SiC) u odnosu na Si (~150 W/m·K). Dijamant (ako se koristi kao izolator) može premašiti 2.000 W/m·K, što povećava odvođenje toplote.

Termička stabilnost:Pouzdano radi na >300°C (u odnosu na ~150°C za silicijum). Smanjuje potrebe za hlađenjem u energetskoj elektronici.

3. Mehanička i hemijska svojstvaEkstremna tvrdoća (~9,5 Mohsova skala): Otporan na habanje, što SiCOI čini izdržljivim u teškim uslovima okoline.

Hemijska inertnost:Otporan na oksidaciju i koroziju, čak i u kiselim/alkalnim uslovima.

Nisko termičko širenje:Dobro se slaže s drugim materijalima otpornim na visoke temperature (npr. GaN).

4. Strukturne prednosti (u odnosu na masivni SiC ili SOI)

Smanjeni gubici supstrata:Izolacijski sloj sprječava curenje struje u podlogu.

Poboljšane RF performanse:Niži parazitski kapacitet omogućava brže prebacivanje (korisno za 5G/mmWave uređaje).

Fleksibilan dizajn:Tanki gornji sloj SiC-a omogućava optimizirano skaliranje uređaja (npr. ultra tanke kanale u tranzistorima).

Poređenje sa SOI i Bulk SiC

Nekretnina	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	SiC u rasutom stanju
Razmak između pojaseva	3,2 eV (SiC)	1,1 eV (Si)	3,2 eV (SiC)
Toplotna provodljivost	Visoko (SiC + dijamant)	Nisko (SiO₂ ograničava protok toplote)	Visoko (samo SiC)
Probojni napon	Vrlo visoko	Umjereno	Vrlo visoko
Cijena	Više	Donja	Najviši (čisti SiC)

Primjena SiCOI pločica

Energetska elektronika
SiCOI pločice se široko koriste u visokonaponskim i visokoenergetskim poluprovodničkim uređajima kao što su MOSFET-ovi, Schottky diode i prekidači za napajanje. Široki energetski razmak i visoki probojni napon SiC-a omogućavaju efikasnu konverziju energije sa smanjenim gubicima i poboljšanim termičkim performansama.

Radiofrekventni (RF) uređaji
Izolacijski sloj u SiCOI pločicama smanjuje parazitski kapacitet, što ih čini pogodnim za visokofrekventne tranzistore i pojačala koja se koriste u telekomunikacijama, radaru i 5G tehnologijama.

Mikroelektromehanički sistemi (MEMS)
SiCOI pločice pružaju robusnu platformu za izradu MEMS senzora i aktuatora koji pouzdano rade u teškim okruženjima zbog hemijske inertnosti i mehaničke čvrstoće SiC-a.

Elektronika za visoke temperature
SiCOI omogućava elektronici da održava performanse i pouzdanost na povišenim temperaturama, što koristi automobilskoj, vazduhoplovnoj i industrijskoj industriji gdje konvencionalni silicijumski uređaji ne uspijevaju.

Fotonski i optoelektronski uređaji
Kombinacija optičkih svojstava SiC-a i izolacijskog sloja olakšava integraciju fotonskih kola s poboljšanim upravljanjem toplinom.

Elektronika otporna na zračenje
Zbog inherentne tolerancije SiC-a na zračenje, SiCOI pločice su idealne za svemirske i nuklearne primjene koje zahtijevaju uređaje koji mogu izdržati okruženja s visokim zračenjem.

Pitanja i odgovori o SiCOI pločici

P1: Šta je SiCOI pločica?

A: SiCOI je skraćenica za silicijum karbid na izolatoru. To je poluprovodnička struktura pločice gdje je tanki sloj silicijum karbida (SiC) vezan na izolacijski sloj (obično silicijum dioksid, SiO₂), koji je podržan silicijumskom podlogom. Ova struktura kombinuje odlična svojstva SiC-a sa električnom izolacijom od izolatora.

P2: Koje su glavne prednosti SiCOI pločica?

A: Glavne prednosti uključuju visoki probojni napon, široki energetski procjep, odličnu toplinsku provodljivost, superiornu mehaničku tvrdoću i smanjeni parazitski kapacitet zahvaljujući izolacijskom sloju. To dovodi do poboljšanih performansi, efikasnosti i pouzdanosti uređaja.

P3: Koje su tipične primjene SiCOI pločica?

A: Koriste se u energetskoj elektronici, visokofrekventnim RF uređajima, MEMS senzorima, visokotemperaturnoj elektronici, fotonskim uređajima i elektronici otpornoj na zračenje.