SiCOI пластина 4 дюйма 6 дюймов HPSI SiC SiO2 Si субатратная структура

Пластина SiCOI 4 дюйма 6 дюймов HPSI SiC SiO2 Si субтратная структура Рекомендуемое изображение

Краткое описание:

В данной статье представлен подробный обзор пластин карбида кремния на изоляторе (SiCOI), в частности, с упором на 4-дюймовые и 6-дюймовые подложки с высокочистыми полуизолирующими (HPSI) слоями карбида кремния (SiC), связанными с изолирующими слоями диоксида кремния (SiO₂) поверх кремниевых (Si) подложек. Структура SiCOI сочетает в себе исключительные электрические, термические и механические свойства SiC с преимуществами электрической изоляции оксидного слоя и механической поддержки кремниевой подложки. Использование HPSI SiC повышает производительность устройства за счет минимизации проводимости подложки и снижения паразитных потерь, что делает эти пластины идеальными для высокомощных, высокочастотных и высокотемпературных полупроводниковых приложений. Обсуждаются процесс изготовления, характеристики материалов и структурные преимущества этой многослойной конфигурации, подчеркивая ее актуальность для силовой электроники и микроэлектромеханических систем (MEMS) следующего поколения. В исследовании также сравниваются свойства и потенциальные области применения 4-дюймовых и 6-дюймовых пластин SiCOI, подчеркивая перспективы масштабируемости и интеграции для современных полупроводниковых приборов.

Напишите нам письмо

Функции

Структура пластины SiCOI

HPB (высокопроизводительное склеивание), BIC (склеивание интегральных схем) и SOD (технология «кремний на алмазе» или «кремний на изоляторе»). Она включает в себя:

Показатели производительности:

Перечисляет такие параметры, как точность, типы ошибок (например, «Нет ошибок», «Расстояние между значениями») и измерения толщины (например, «Толщина прямого слоя/кг»).

Таблица с числовыми значениями (возможно, экспериментальными или технологическими параметрами) под заголовками типа «ADDR/SYGBDT», «10/0» и т. д.

Данные о толщине слоя:

Обширные повторяющиеся записи с маркировкой «Толщина L1 (A)» – «Толщина L270 (A)» (вероятно, в ангстремах, 1 Å = 0,1 нм).

Предлагает многослойную структуру с точным контролем толщины каждого слоя, типичную для современных полупроводниковых пластин.

Структура пластины SiCOI

SiCOI (карбид кремния на изоляторе) — это специализированная структура пластины, объединяющая карбид кремния (SiC) с изолирующим слоем, похожая на SOI (кремний на изоляторе), но оптимизированная для приложений с высокой мощностью/высокой температурой. Основные характеристики:

Состав слоя:

Верхний слой: монокристаллический карбид кремния (SiC) для высокой подвижности электронов и термической стабильности.

Скрытый изолятор: обычно SiO₂ (оксид) или алмаз (в SOD) для уменьшения паразитной емкости и улучшения изоляции.

Базовая подложка: кремний или поликристаллический SiC для механической поддержки

Свойства пластин SiCOI

Электрические свойства Широкая запрещенная зона (3,2 эВ для 4H-SiC): обеспечивает высокое напряжение пробоя (более чем в 10 раз выше, чем у кремния). Снижает токи утечки, повышая эффективность силовых устройств.

Высокая подвижность электронов:~900 см²/В·с (4H-SiC) против ~1400 см²/В·с (Si), но лучшие характеристики в условиях сильного поля.

Низкое сопротивление включения:Транзисторы на основе SiCOI (например, МОП-транзисторы) демонстрируют меньшие потери проводимости.

Отличная изоляция:Слой скрытого оксида (SiO₂) или алмаза сводит к минимуму паразитную емкость и перекрестные помехи.

Тепловые свойстваВысокая теплопроводность: SiC (~490 Вт/м·К для 4H-SiC) по сравнению с Si (~150 Вт/м·К). Алмаз (если используется в качестве изолятора) может превышать 2000 Вт/м·К, улучшая рассеивание тепла.

Термическая стабильность:Надежно работает при температуре >300°C (по сравнению с ~150°C для кремния). Снижает требования к охлаждению в силовой электронике.

3. Механические и химические свойстваЧрезвычайная твердость (~9,5 по шкале Мооса): устойчив к износу, что делает SiCOI долговечным в суровых условиях.

Химическая инертность:Устойчив к окислению и коррозии даже в кислотных/щелочных средах.

Низкое тепловое расширение:Хорошо сочетается с другими высокотемпературными материалами (например, GaN).

4. Структурные преимущества (по сравнению с объемным SiC или SOI)

Сокращение потерь субстрата:Изоляционный слой предотвращает утечку тока в подложку.

Улучшенные радиочастотные характеристики:Меньшая паразитная емкость обеспечивает более быстрое переключение (полезно для устройств 5G/mmWave).

Гибкий дизайн:Тонкий верхний слой SiC позволяет оптимизировать масштабирование устройства (например, сверхтонкие каналы в транзисторах).

Сравнение с SOI и Bulk SiC

Свойство	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	Объемный SiC
Запрещенная зона	3,2 эВ (SiC)	1,1 эВ (Si)	3,2 эВ (SiC)
Теплопроводность	Высокий (SiC + алмаз)	Низкий (SiO₂ ограничивает тепловой поток)	Высокий (только SiC)
Напряжение пробоя	Очень высокий	Умеренный	Очень высокий
Расходы	Выше	Ниже	Самый высокий (чистый SiC)

Применение пластин SiCOI

Силовая электроника
Пластины SiCOI широко используются в высоковольтных и мощных полупроводниковых приборах, таких как МОП-транзисторы, диоды Шоттки и силовые ключи. Широкая ширина запрещённой зоны и высокое напряжение пробоя SiC обеспечивают эффективное преобразование энергии с минимальными потерями и улучшенными тепловыми характеристиками.

Радиочастотные (РЧ) устройства
Изолирующий слой в пластинах SiCOI снижает паразитную емкость, что делает их пригодными для высокочастотных транзисторов и усилителей, используемых в телекоммуникациях, радарах и технологиях 5G.

Микроэлектромеханические системы (МЭМС)
Пластины SiCOI представляют собой надежную платформу для изготовления датчиков и исполнительных механизмов MEMS, которые надежно работают в суровых условиях благодаря химической инертности и механической прочности SiC.

Высокотемпературная электроника
SiCOI позволяет создавать электронику, сохраняющую производительность и надежность при повышенных температурах, что приносит пользу автомобильным, аэрокосмическим и промышленным приложениям, где обычные кремниевые устройства выходят из строя.

Фотонные и оптоэлектронные приборы
Сочетание оптических свойств SiC и изолирующего слоя облегчает интеграцию фотонных схем с улучшенным терморегулированием.

Радиационно-стойкая электроника
Благодаря присущей SiC устойчивости к радиации пластины SiCOI идеально подходят для космических и ядерных применений, требующих устройств, способных выдерживать условия высокой радиации.

Вопросы и ответы по пластинам SiCOI

В1: Что такое пластина SiCOI?

A: SiCOI расшифровывается как «карбид кремния на изоляторе». Это полупроводниковая структура, в которой тонкий слой карбида кремния (SiC) нанесён на изолирующий слой (обычно диоксид кремния, SiO₂), который поддерживается кремниевой подложкой. Такая структура сочетает в себе превосходные свойства SiC с электрической изоляцией от диэлектрика.

В2: Каковы основные преимущества пластин SiCOI?

О: К основным преимуществам относятся высокое напряжение пробоя, широкая запрещенная зона, отличная теплопроводность, высокая механическая прочность и снижение паразитной емкости благодаря изолирующему слою. Это приводит к повышению производительности, эффективности и надежности устройства.

В3: Каковы типичные области применения пластин SiCOI?

A: Они используются в силовой электронике, высокочастотных радиочастотных устройствах, МЭМС-датчиках, высокотемпературной электронике, фотонных устройствах и радиационно-стойкой электронике.