Пластины SICOI (карбид кремния на изоляторе) — пленка SiC на кремнии

Краткое описание:

Пластины из карбида кремния на диэлектрической подложке (SICOI) представляют собой полупроводниковые подложки следующего поколения, которые сочетают в себе превосходные физические и электронные свойства карбида кремния (SiC) с выдающимися характеристиками электрической изоляции изолирующего буферного слоя, такого как диоксид кремния (SiO₂) или нитрид кремния (Si₃N₄). Типичная пластина SICOI состоит из тонкого эпитаксиального слоя SiC, промежуточной изолирующей пленки и поддерживающей базовой подложки, которая может быть выполнена из кремния или SiC.

Отправьте нам электронное письмо

Функции

Подробная схема

Внедрение пластин из карбида кремния на диэлектрической подложке (SICOI).

Эта гибридная структура разработана для удовлетворения жестких требований мощных, высокочастотных и высокотемпературных электронных устройств. Благодаря наличию изолирующего слоя, пластины SICOI минимизируют паразитные емкости и подавляют токи утечки, обеспечивая тем самым более высокие рабочие частоты, лучшую эффективность и улучшенное теплоотведение. Эти преимущества делают их весьма ценными в таких секторах, как электромобили, телекоммуникационная инфраструктура 5G, аэрокосмические системы, передовая радиочастотная электроника и технологии MEMS-датчиков.

Принцип производства кремниевых пластин SICOI

Пластины SICOI (карбид кремния на диэлектрической подложке) изготавливаются с помощью передового метода.процесс склеивания и утонения пластин:

Рост на подложке из карбида кремния– В качестве донорного материала используется высококачественная монокристаллическая кремниевая пластина SiC (4H/6H).
Нанесение изоляционного слоя– На подложке (Si или SiC) формируется изолирующая пленка (SiO₂ или Si₃N₄).
Склеивание пластин– Кремниевая пластина из карбида кремния (SiC) и подложка-носитель соединяются вместе при высокой температуре или с помощью плазмы.
Истончение и полировка– Донорная кремниевая пластина из карбида кремния истончается до нескольких микрометров и полируется для достижения атомарно гладкой поверхности.
Заключительная проверка– Готовая пластина SICOI проходит проверку на равномерность толщины, шероховатость поверхности и изоляционные характеристики.

В результате этого процессатонкий активный слой SiCОбладая превосходными электрическими и тепловыми свойствами, он сочетается с изоляционной пленкой и подложкой, создавая высокопроизводительную платформу для силовых и радиочастотных устройств следующего поколения.

Основные преимущества пластин SICOI

Категория функций	Технические характеристики	Основные преимущества
Структура материала	Активный слой 4H/6H-SiC + изолирующая пленка (SiO₂/Si₃N₄) + носитель Si или SiC	Обеспечивает надежную электрическую изоляцию и снижает паразитные помехи.
Электрические свойства	Высокая прочность на пробой (>3 МВ/см), низкие диэлектрические потери	Оптимизирован для работы при высоком напряжении и высокой частоте.
Тепловые свойства	Теплопроводность до 4,9 Вт/см·К, стабильна при температуре выше 500 °C.	Эффективное рассеивание тепла, превосходная производительность при высоких тепловых нагрузках.
Механические свойства	Чрезвычайно высокая твердость (по шкале Мооса 9,5), низкий коэффициент теплового расширения.	Устойчивость к нагрузкам, увеличение срока службы устройства.
Качество поверхности	Сверхгладкая поверхность (Ra <0,2 нм)	Способствует эпитаксии без дефектов и надежному изготовлению устройств.
Изоляция	Удельное сопротивление >10¹⁴ Ом·см, низкий ток утечки	Надежная работа в условиях радиочастотной и высоковольтной изоляции.
Размер и индивидуальная настройка	Доступны в форматах 4, 6 и 8 дюймов; толщина SiC 1–100 мкм; толщина изоляции 0,1–10 мкм.	Гибкая конструкция для различных требований к применению.

Основные области применения

Сектор приложений	Типичные сценарии использования	Преимущества в производительности
Силовая электроника	Инверторы для электромобилей, зарядные станции, промышленные силовые устройства	Высокое напряжение пробоя, сниженные потери при переключении
Радиочастотная связь и 5G	Усилители мощности базовых станций, компоненты миллиметрового диапазона	Низкий уровень паразитных эффектов, поддержка работы в диапазоне ГГц.
MEMS-датчики	Датчики давления в суровых условиях окружающей среды, MEMS-технологии навигационного класса	Высокая термостойкость, устойчивость к излучению.
Аэрокосмическая и оборонная промышленность	Спутниковая связь, модули питания авионики	Надежность при экстремальных температурах и воздействии радиации.
Интеллектуальная энергосеть	Высоковольтные преобразователи постоянного тока, твердотельные автоматические выключатели	Высокая теплоизоляция сводит к минимуму потери мощности.
Оптоэлектроника	УФ-светодиоды, лазерные подложки	Высокое качество кристаллической структуры обеспечивает эффективное светоизлучение.

Изготовление 4H-SiCOI

Производство пластин 4H-SiCOI осуществляется посредствомпроцессы склеивания и утонения пластин, что позволяет создавать высококачественные изоляционные интерфейсы и активные слои из карбида кремния без дефектов.

aСхема изготовления платформы материалов 4H-SiCOI.
bИзображение 4-дюймовой кремниевой пластины 4H-SiCOI, полученной методом склеивания и утонения; отмечены зоны дефектов.
cХарактеристика равномерности толщины подложки 4H-SiCOI.
dОптическое изображение кристалла 4H-SiCOI.
eТехнологический процесс изготовления микродискового резонатора из карбида кремния (SiC).
f: СЭМ-изображение готового микродискового резонатора.
gУвеличенное изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), показывает боковую стенку резонатора; на вставке, полученной с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ), показана гладкость поверхности в наноразмерном масштабе.
hПоперечный срез, полученный с помощью сканирующего электронного микроскопа, демонстрирует верхнюю поверхность параболической формы.

Часто задаваемые вопросы о пластинах SICOI

В1: Какие преимущества имеют кремниевые пластины SICOI по сравнению с традиционными кремниевыми пластинами SiC?
A1: В отличие от стандартных подложек из карбида кремния (SiC), пластины SICOI содержат изолирующий слой, который уменьшает паразитную емкость и токи утечки, что приводит к повышению эффективности, улучшению частотной характеристики и превосходным тепловым характеристикам.

В2: Какие размеры пластин обычно доступны?
A2: Пластины SICOI обычно производятся в форматах 4, 6 и 8 дюймов, при этом толщина слоя SiC и изоляционного слоя может быть изменена в зависимости от требований устройства.

В3: Какие отрасли промышленности больше всего выигрывают от использования кремниевых пластин SICOI?
A3: Ключевые отрасли промышленности включают силовую электронику для электромобилей, радиочастотную электронику для сетей 5G, микроэлектромеханические системы (MEMS) для аэрокосмических датчиков и оптоэлектронику, например, УФ-светодиоды.

Вопрос 4: Каким образом изоляционный слой улучшает характеристики устройства?
A4: Изоляционная пленка (SiO₂ или Si₃N₄) предотвращает утечку тока и уменьшает электрические перекрестные помехи, обеспечивая более высокую устойчивость к напряжению, более эффективное переключение и снижение теплопотерь.

В5: Подходят ли пластины SICOI для применения при высоких температурах?
A5: Да, благодаря высокой теплопроводности и сопротивлению выше 500°C, пластины SICOI разработаны для надежной работы в условиях экстремальных температур и суровых сред.

В6: Можно ли изготавливать пластины SICOI на заказ?
A6: Безусловно. Производители предлагают индивидуальные решения, учитывающие конкретную толщину, уровень легирования и комбинацию подложек, чтобы удовлетворить разнообразные исследовательские и промышленные потребности.

Предыдущий: Станок для алмазной проволочной резки SiC | Сапфиров | Кварца | Стекла

Следующий: Многопроволочный алмазный пильный станок для сверхтвердых хрупких материалов, таких как карбид кремния и сапфир.