Struktura e subatratit SiCOI prej 4 inç dhe 6 inç HPSI SiC SiO2 Si

Përshkrim i shkurtër:

Ky punim paraqet një përmbledhje të detajuar të pllakave SiCOI (Sicoi Carbide-on-Insulator), duke u përqendruar posaçërisht në substratet 4-inç dhe 6-inç që përmbajnë shtresa gjysmë-izoluese (HPSI) të karbidit të silicit (SiC) me pastërti të lartë të lidhura mbi shtresa izoluese të dioksidit të silicit (SiO₂) sipër substrateve të silicit (Si). Struktura SiCOI kombinon vetitë e jashtëzakonshme elektrike, termike dhe mekanike të SiC me përfitimet e izolimit elektrik të shtresës së oksidit dhe mbështetjen mekanike të substratit të silicit. Përdorimi i HPSI SiC përmirëson performancën e pajisjes duke minimizuar përçueshmërinë e substratit dhe duke zvogëluar humbjet parazitare, duke i bërë këto pllaka ideale për aplikime gjysmëpërçuese me fuqi të lartë, frekuencë të lartë dhe temperaturë të lartë. Procesi i fabrikimit, karakteristikat e materialit dhe avantazhet strukturore të këtij konfigurimi shumështresor diskutohen, duke theksuar rëndësinë e tij për elektronikën e fuqisë së gjeneratës së ardhshme dhe sistemet mikroelektromekanike (MEMS). Studimi gjithashtu krahason vetitë dhe aplikimet e mundshme të pllakave SiCOI 4-inç dhe 6-inç, duke theksuar perspektivat e shkallëzueshmërisë dhe integrimit për pajisjet gjysmëpërçuese të përparuara.

Na dërgoni email

Karakteristikat

Struktura e pllakës SiCOI

HPB (Lidhje me Performancë të Lartë) BIC (Qark i Integruar i Lidhur) dhe SOD (Teknologji Silicon-on-Diamond ose Silicon-on-Insulator). Përfshin:

Metrikat e performancës:

Liston parametra si saktësia, llojet e gabimeve (p.sh., "Pa gabim", "Distanca e vlerës") dhe matjet e trashësisë (p.sh., "Trashësia e shtresës direkte/kg").

Një tabelë me vlera numerike (ndoshta parametra eksperimentalë ose të procesit) nën tituj si "ADDR/SYGBDT", "10/0", etj.

Të dhënat e trashësisë së shtresës:

Shënime të shumta dhe të përsëritura të etiketuara si "Trashësia L1 (A)" deri në "Trashësia L270 (A)" (me shumë mundësi në Ångströms, 1 Å = 0.1 nm).

Sugjeron një strukturë me shumë shtresa me kontroll të saktë të trashësisë për secilën shtresë, tipike në pllakat gjysmëpërçuese të përparuara.

Struktura e pllakës SiCOI

SiCOI (Karbiti i Siliconit në Izolator) është një strukturë e specializuar prej pllake që kombinon karbitin e silicit (SiC) me një shtresë izoluese, e ngjashme me SOI (Silicon-on-Insulator), por e optimizuar për aplikime me fuqi të lartë/temperaturë të lartë. Karakteristikat kryesore:

Përbërja e shtresave:

Shtresa e sipërme: Karbid silici me një kristal të vetëm (SiC) për lëvizshmëri të lartë të elektroneve dhe stabilitet termik.

Izolator i varrosur: Zakonisht SiO₂ (oksid) ose diamant (në SOD) për të zvogëluar kapacitetin parazitar dhe për të përmirësuar izolimin.

Substrati bazë: Silic ose SiC polikristalin për mbështetje mekanike

Vetitë e pllakës SiCOI

Vetitë elektrike Hapësirë e gjerë brezi (3.2 eV për 4H-SiC): Mundëson tension të lartë ndarjeje (>10 herë më të lartë se silici). Zvogëlon rrymat e rrjedhjes, duke përmirësuar efikasitetin në pajisjet e energjisë.

Lëvizshmëri e lartë e elektroneve:~900 cm²/V·s (4H-SiC) kundrejt ~1,400 cm²/V·s (Si), por performancë më e mirë në fushë të lartë.

Rezistencë e ulët ndaj:Transistorët e bazuar në SiCOI (p.sh., MOSFET-et) shfaqin humbje më të ulëta të përçueshmërisë.

Izolim i shkëlqyer:Shtresa e varrosur e oksidit (SiO₂) ose diamantit minimizon kapacitetin parazitar dhe ndërveprimin.

Vetitë termikePërçueshmëri e lartë termike: SiC (~490 W/m·K për 4H-SiC) kundrejt Si (~150 W/m·K). Diamanti (nëse përdoret si izolator) mund të kalojë 2,000 W/m·K, duke rritur shpërndarjen e nxehtësisë.

Stabiliteti termik:Funksionon në mënyrë të besueshme në >300°C (kundrejt ~150°C për silikonin). Zvogëlon kërkesat për ftohje në elektronikën e fuqisë.

3. Vetitë Mekanike dhe KimikeFortësi ekstreme (~9.5 Mohs): Reziston ndaj konsumimit, duke e bërë SiCOI të qëndrueshëm për mjedise të ashpra.

Inertiteti Kimik:Reziston ndaj oksidimit dhe korrozionit, madje edhe në kushte acidike/alkaline.

Zgjerim i ulët termik:Përputhet mirë me materiale të tjera që rezistojnë ndaj temperaturave të larta (p.sh., GaN).

4. Avantazhet Strukturore (kundrejt SiC ose SOI në masë)

Humbjet e reduktuara të substratit:Shtresa izoluese parandalon rrjedhjen e rrymës në substrat.

Performancë e përmirësuar RF:Kapaciteti më i ulët parazitar mundëson ndërrim më të shpejtë (i dobishëm për pajisjet 5G/mmWave).

Dizajn fleksibël:Shtresa e sipërme e hollë e SiC lejon shkallëzimin e optimizuar të pajisjes (p.sh., kanale ultra të holla në transistorë).

Krahasimi me SOI dhe Bulk SiC

Pronë	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	SiC me shumicë
Bandgap	3.2 eV (SiC)	1.1 eV (Si)	3.2 eV (SiC)
Përçueshmëria termike	I lartë (SiC + diamant)	I ulët (SiO₂ kufizon rrjedhën e nxehtësisë)	I lartë (vetëm SiC)
Tensioni i prishjes	Shumë i lartë	Moderuar	Shumë i lartë
Kosto	Më i lartë	Më poshtë	Më i lartë (SiC i pastër)

Zbatimet e pllakave SiCOI

Elektronikë e Energjisë
Pllakat SiCOI përdoren gjerësisht në pajisjet gjysmëpërçuese me tension të lartë dhe fuqi të lartë, siç janë MOSFET-et, diodat Schottky dhe çelësat e fuqisë. Hapësira e gjerë e brezit dhe tensioni i lartë i ndarjes së SiC mundësojnë konvertim efikas të energjisë me humbje të reduktuara dhe performancë termike të përmirësuar.

Pajisjet e Frekuencës së Radios (RF)
Shtresa izoluese në pllakat SiCOI zvogëlon kapacitetin parazitar, duke i bërë ato të përshtatshme për transistorët dhe amplifikatorët me frekuencë të lartë të përdorur në telekomunikacion, radar dhe teknologji 5G.

Sistemet Mikroelektromekanike (MEMS)
Pllakat SiCOI ofrojnë një platformë të fuqishme për prodhimin e sensorëve dhe aktivizuesve MEMS që funksionojnë në mënyrë të besueshme në mjedise të ashpra për shkak të inercisë kimike dhe forcës mekanike të SiC.

Elektronikë me temperaturë të lartë
SiCOI mundëson që elektronika të ruajë performancën dhe besueshmërinë në temperatura të larta, duke përfituar nga aplikimet automobilistike, hapësinore dhe industriale ku pajisjet konvencionale të silikonit dështojnë.

Pajisjet Fotonike dhe Optoelektronike
Kombinimi i vetive optike të SiC dhe shtresës izoluese lehtëson integrimin e qarqeve fotonike me menaxhim termik të përmirësuar.

Elektronikë e Forcuar ndaj Rrezatimit
Për shkak të tolerancës së natyrshme të SiC ndaj rrezatimit, pllakat SiCOI janë ideale për aplikimet hapësinore dhe bërthamore që kërkojnë pajisje që i rezistojnë mjediseve me rrezatim të lartë.

Pyetje dhe Përgjigje për pllakëzat SiCOI

P1: Çfarë është një pllakë SiCOI?

A: SiCOI qëndron për Silicon Carbide-on-Insulator. Është një strukturë gjysmëpërçuese në formë pllake ku një shtresë e hollë karbidi silici (SiC) është e lidhur në një shtresë izoluese (zakonisht dioksid silici, SiO₂), e cila mbështetet nga një substrat silici. Kjo strukturë kombinon vetitë e shkëlqyera të SiC me izolimin elektrik nga izolatori.

P2: Cilat janë avantazhet kryesore të pllakave SiCOI?

A: Përparësitë kryesore përfshijnë tension të lartë të ndarjes, hapësirë të gjerë brezash, përçueshmëri të shkëlqyer termike, fortësi mekanike superiore dhe kapacitet të reduktuar parazitar falë shtresës izoluese. Kjo çon në performancë, efikasitet dhe besueshmëri të përmirësuar të pajisjes.

P3: Cilat janë aplikimet tipike të pllakave SiCOI?

A: Ato përdoren në elektronikën e fuqisë, pajisjet RF me frekuencë të lartë, sensorët MEMS, elektronikën e temperaturës së lartë, pajisjet fotonike dhe elektronikën e forcuar nga rrezatimi.