SiCOI-wafer 4 tommer 6 tommer HPSI SiC SiO2 Si-substratstruktur

Kort beskrivelse:

Denne artikel præsenterer en detaljeret oversigt over siliciumkarbid-på-isolator (SiCOI) wafere, med særligt fokus på 4-tommer og 6-tommer substrater med højrente halvisolerende (HPSI) siliciumkarbid (SiC) lag bundet på siliciumdioxid (SiO₂) isolerende lag oven på silicium (Si) substrater. SiCOI-strukturen kombinerer de exceptionelle elektriske, termiske og mekaniske egenskaber ved SiC med de elektriske isoleringsfordele ved oxidlaget og den mekaniske understøtning af siliciumsubstratet. Brugen af HPSI SiC forbedrer enhedens ydeevne ved at minimere substratledning og reducere parasitære tab, hvilket gør disse wafere ideelle til højeffekt-, højfrekvente- og højtemperatur halvlederapplikationer. Fremstillingsprocessen, materialeegenskaber og strukturelle fordele ved denne flerlagskonfiguration diskuteres, med vægt på dens relevans for næste generations effektelektronik og mikroelektromekaniske systemer (MEMS). Undersøgelsen sammenligner også egenskaberne og potentielle anvendelser af 4-tommer og 6-tommer SiCOI-wafere og fremhæver skalerbarhed og integrationsmuligheder for avancerede halvlederkomponenter.

Send e-mail til os

Funktioner

SiCOI-waferens struktur

HPB (High-Performance Bonding), BIC (Bonded Integrated Circuit) og SOD (Silicon-on-Diamond eller Silicon-on-Insulator-lignende teknologi). Det omfatter:

Ydelsesmålinger:

Viser parametre som nøjagtighed, fejltyper (f.eks. "Ingen fejl", "Værdiafstand") og tykkelsesmålinger (f.eks. "Direktelagtykkelse/kg").

En tabel med numeriske værdier (muligvis eksperimentelle eller procesparametre) under overskrifter som "ADDR/SYGBDT", "10/0" osv.

Lagtykkelsesdata:

Omfattende gentagne indtastninger mærket "L1 Tykkelse (A)" til "L270 Tykkelse (A)" (sandsynligvis i Ångströms, 1 Å = 0,1 nm).

Foreslår en flerlagsstruktur med præcis tykkelseskontrol for hvert lag, typisk i avancerede halvlederwafere.

SiCOI-waferstruktur

SiCOI (Silicon Carbide on Insulator) er en specialiseret waferstruktur, der kombinerer siliciumcarbid (SiC) med et isolerende lag, svarende til SOI (Silicon-on-Insulator), men optimeret til applikationer med høj effekt/høj temperatur. Nøglefunktioner:

Lagsammensætning:

Toplag: Enkeltkrystal siliciumcarbid (SiC) for høj elektronmobilitet og termisk stabilitet.

Nedgravet isolator: Typisk SiO₂ (oxid) eller diamant (i SOD) for at reducere parasitisk kapacitans og forbedre isolering.

Basissubstrat: Silicium eller polykrystallinsk SiC til mekanisk understøtning

SiCOI-waferens egenskaber

Elektriske egenskaber Bredt båndgab (3,2 eV for 4H-SiC): Muliggør høj gennemslagsspænding (>10 gange højere end silicium). Reducerer lækstrømme og forbedrer effektiviteten i strømforsyninger.

Høj elektronmobilitet:~900 cm²/V·s (4H-SiC) vs. ~1.400 cm²/V·s (Si), men bedre ydeevne i høje felter.

Lav modstand:SiCOI-baserede transistorer (f.eks. MOSFET'er) udviser lavere ledningstab.

Fremragende isolering:Det begravede oxidlag (SiO₂) eller diamantlag minimerer parasitisk kapacitans og krydstale.

Termiske egenskaberHøj varmeledningsevne: SiC (~490 W/m·K for 4H-SiC) vs. Si (~150 W/m·K). Diamant (hvis brugt som isolator) kan overstige 2.000 W/m·K, hvilket forbedrer varmeafledningen.

Termisk stabilitet:Fungerer pålideligt ved >300°C (vs. ~150°C for silicium). Reducerer kølebehovet i effektelektronik.

3. Mekaniske og kemiske egenskaberEkstrem hårdhed (~9,5 Mohs): Modstår slid, hvilket gør SiCOI holdbart til barske miljøer.

Kemisk inertitet:Modstår oxidation og korrosion, selv under sure/alkaliske forhold.

Lav termisk ekspansion:Passer godt sammen med andre højtemperaturmaterialer (f.eks. GaN).

4. Strukturelle fordele (vs. bulk SiC eller SOI)

Reduceret substrattab:Isoleringslaget forhindrer strømlækage i underlaget.

Forbedret RF-ydeevne:Lavere parasitisk kapacitans muliggør hurtigere skift (nyttigt til 5G/mmWave-enheder).

Fleksibelt design:Tyndt SiC-toplag muliggør optimeret enhedsskalering (f.eks. ultratynde kanaler i transistorer).

Sammenligning med SOI og bulk SiC

Ejendom	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	SiC i løs vægt
Båndgab	3,2 eV (SiC)	1,1 eV (Si)	3,2 eV (SiC)
Termisk ledningsevne	Høj (SiC + diamant)	Lav (SiO₂ begrænser varmestrømmen)	Høj (kun SiC)
Gennemslagsspænding	Meget høj	Moderat	Meget høj
Koste	Højere	Sænke	Højeste (ren SiC)

SiCOI-wafers anvendelser

Effektelektronik
SiCOI-wafere anvendes i vid udstrækning i højspændings- og højeffekthalvlederkomponenter såsom MOSFET'er, Schottky-dioder og effektafbrydere. SiC's brede båndgab og høje gennembrudsspænding muliggør effektiv effektkonvertering med reducerede tab og forbedret termisk ydeevne.

Radiofrekvensenheder (RF)
Det isolerende lag i SiCOI-wafere reducerer parasitisk kapacitans, hvilket gør dem velegnede til højfrekvente transistorer og forstærkere, der anvendes i telekommunikation, radar og 5G-teknologier.

Mikroelektromekaniske systemer (MEMS)
SiCOI-wafere giver en robust platform til fremstilling af MEMS-sensorer og aktuatorer, der fungerer pålideligt i barske miljøer på grund af SiC's kemiske inertitet og mekaniske styrke.

Højtemperaturelektronik
SiCOI muliggør elektronik, der opretholder ydeevne og pålidelighed ved forhøjede temperaturer, hvilket gavner bil-, luftfarts- og industrielle applikationer, hvor konventionelle siliciumkomponenter fejler.

Fotoniske og optoelektroniske enheder
Kombinationen af SiC's optiske egenskaber og det isolerende lag letter integrationen af fotoniske kredsløb med forbedret termisk styring.

Strålingshærdet elektronik
På grund af SiC's iboende strålingstolerance er SiCOI-wafere ideelle til rumfart og nukleare applikationer, der kræver enheder, der kan modstå miljøer med høj stråling.

Spørgsmål og svar om SiCOI-waferen

Q1: Hvad er en SiCOI-wafer?

A: SiCOI står for Silicon Carbide-on-Insulator. Det er en halvlederwaferstruktur, hvor et tyndt lag siliciumcarbid (SiC) er bundet til et isolerende lag (normalt siliciumdioxid, SiO₂), som understøttes af et siliciumsubstrat. Denne struktur kombinerer SiC's fremragende egenskaber med elektrisk isolering fra isolatoren.

Q2: Hvad er de vigtigste fordele ved SiCOI-wafere?

A: De vigtigste fordele inkluderer høj gennemslagsspænding, bredt båndgab, fremragende varmeledningsevne, overlegen mekanisk hårdhed og reduceret parasitisk kapacitans takket være det isolerende lag. Dette fører til forbedret enhedsydeevne, effektivitet og pålidelighed.

Q3: Hvad er typiske anvendelser af SiCOI-wafere?

A: De bruges i effektelektronik, højfrekvente RF-enheder, MEMS-sensorer, højtemperaturelektronik, fotoniske enheder og strålingshærdet elektronik.