4-цалевая пласціна SiCOI, 6-цалевая HPSI, структура субатрату SiC, SiO2, Si

Пласціна SiCOI 4 цалі 6 цаляў HPSI SiC SiO2 Si субатратная структура Выбранае выява

Кароткае апісанне:

У гэтым артыкуле прадстаўлены падрабязны агляд пласцін карбіду крэмнію на ізалятары (SiCOI), у прыватнасці, акцэнтуючы ўвагу на 4-цалевых і 6-цалевых падкладках з высакаякаснымі паўізаляцыйнымі (HPSI) пластамі карбіду крэмнію (SiC), злучанымі з ізаляцыйнымі пластамі дыяксіду крэмнію (SiO₂) паверх крэмніевых (Si) падкладак. Структура SiCOI спалучае выключныя электрычныя, цеплавыя і механічныя ўласцівасці SiC з перавагамі электрычнай ізаляцыі аксіднага пласта і механічнай падтрымкі крэмніевай падкладкі. Выкарыстанне HPSI SiC паляпшае прадукцыйнасць прылады, мінімізуючы праводнасць падкладкі і змяншаючы паразітныя страты, што робіць гэтыя пласціны ідэальнымі для высокамагутных, высокачастотных і высокатэмпературных паўправадніковых прымяненняў. Абмяркоўваецца працэс вырабу, характарыстыкі матэрыялаў і структурныя перавагі гэтай шматслаёвай канфігурацыі, падкрэсліваючы яе актуальнасць для сілавой электронікі наступнага пакалення і мікраэлектрамеханічных сістэм (МЭМС). У даследаванні таксама параўноўваюцца ўласцівасці і патэнцыйныя прымяненні 4-цалевых і 6-цалевых пласцін SiCOI, падкрэсліваючы маштабаванасць і перспектывы інтэграцыі для перадавых паўправадніковых прылад.

Дашліце нам ліст

Асаблівасці

Структура пласціны SiCOI

HPB (высокапрадукцыйнае злучэнне), BIC (інтэгральная схема з падключэннем) і SOD (тэхналогія крэмнію на алмазе або падобная да крэмнію на ізалятары). Яна ўключае ў сябе:

Паказчыкі прадукцыйнасці:

Паказвае такія параметры, як дакладнасць, тыпы памылак (напрыклад, «Няма памылак», «Адлегласць значэнняў») і вымярэнні таўшчыні (напрыклад, «Таўшчыня прамога пласта/кг»).

Табліца з лікавымі значэннямі (магчыма, эксперыментальнымі або працэснымі параметрамі) пад загалоўкамі, такімі як «ADDR/SYGBDT», «10/0» і г.д.

Дадзеныя аб таўшчыні пласта:

Шырокія паўтаральныя запісы з пазнакамі «Таўшчыня L1 (A)» — «Таўшчыня L270 (A)» (верагодна, у ангстрэмах, 1 Å = 0,1 нм).

Прапануе шматслаёвую структуру з дакладным кантролем таўшчыні кожнага пласта, тыповую для перадавых паўправадніковых пласцін.

Структура пласціны SiCOI

SiCOI (карбід крэмнію на ізалятары) — гэта спецыялізаваная структура пласцін, якая спалучае карбід крэмнію (SiC) з ізаляцыйным пластом, падобная да SOI (крэмній на ізалятары), але аптымізаваная для прымянення ў высокамагутных/высокатэмпературных умовах. Асноўныя характарыстыкі:

Склад слаёў:

Верхні пласт: монакрышталічны карбід крэмнію (SiC) для высокай рухомасці электронаў і тэрмічнай стабільнасці.

Укапаны ізалятар: звычайна SiO₂ (аксід) або алмаз (у SOD) для зніжэння паразітнай ёмістасці і паляпшэння ізаляцыі.

Асноўная падкладка: крэмній або полікрышталічны SiC для механічнай падтрымкі

Уласцівасці пласцін SiCOI

Электрычныя ўласцівасці Шырокая забароненая зона (3,2 эВ для 4H-SiC): забяспечвае высокую прабойную напругу (>10× вышэйшую, чым у крэмнію). Зніжае токі ўцечкі, павышаючы эфектыўнасць сілавых прылад.

Высокая рухомасць электронаў:~900 см²/В·с (4H-SiC) у параўнанні з ~1400 см²/В·с (Si), але лепшыя характарыстыкі ў высокім полі.

Нізкае супраціўленне ўключэння:Транзістары на аснове SiCOI (напрыклад, MOSFET) дэманструюць меншыя страты праводнасці.

Выдатная ізаляцыя:Пахаваны аксідны (SiO₂) або алмазны пласт мінімізуе паразітную ёмістасць і перакрыжаваныя перашкоды.

Цеплавыя ўласцівасціВысокая цеплаправоднасць: SiC (~490 Вт/м·K для 4H-SiC) у параўнанні з Si (~150 Вт/м·K). Алмаз (калі выкарыстоўваецца ў якасці ізалятара) можа перавышаць 2000 Вт/м·K, што павялічвае цеплааддачу.

Тэрмічная стабільнасць:Надзейна працуе пры тэмпературы >300°C (у параўнанні з ~150°C для крэмнію). Зніжае патрабаванні да астуджэння ў сілавой электроніцы.

3. Механічныя і хімічныя ўласцівасціНадзвычайная цвёрдасць (~9,5 па шкале Мооса): устойлівы да зносу, што робіць SiCOI трывалым у суровых умовах.

Хімічная інертнасць:Супраціўляецца акісленню і карозіі, нават у кіслотных/шчолачных умовах.

Нізкае цеплавое пашырэнне:Добра спалучаецца з іншымі высокатэмпературнымі матэрыяламі (напрыклад, GaN).

4. Структурныя перавагі (у параўнанні з аб'ёмным SiC або SOI)

Зніжэнне страт субстрата:Ізаляцыйны пласт прадухіляе ўцечку току ў падкладку.

Палепшаная прадукцыйнасць радыёчастотнага сігналу:Меншая паразітная ёмістасць забяспечвае больш хуткае пераключэнне (карысна для прылад 5G/mmWave).

Гнуткі дызайн:Тонкі верхні пласт SiC дазваляе аптымізаваць маштабаванне прылад (напрыклад, ультратонкія каналы ў транзістарах).

Параўнанне з SOI і аб'ёмным SiC

Маёмасць	SiCOI	КНІ (Si/SiO₂/Si)	Аб'ёмны SiC
Забароненая зона	3,2 эВ (SiC)	1,1 эВ (Si)	3,2 эВ (SiC)
Цеплаправоднасць	Высокі (SiC + алмаз)	Нізкі (SiO₂ абмяжоўвае цеплавы паток)	Высокі (толькі SiC)
Прабойнае напружанне	Вельмі высокі	Умераны	Вельмі высокі
Кошт	Вышэй	Ніжэй	Найвышэйшы (чысты SiC)

Прымяненне пласцін SiCOI

Сілавое электроніка
Пласціны SiCOI шырока выкарыстоўваюцца ў высакавольтных і магутных паўправадніковых прыладах, такіх як MOSFET, дыёды Шоткі і сілавыя ключы. Шырокая забароненая зона і высокая прабойная напружанне SiC дазваляюць эфектыўна пераўтвараць магутнасць са зніжанымі стратамі і палепшанымі цеплавымі характарыстыкамі.

Радыёчастотныя (РЧ) прылады
Ізаляцыйны пласт у пласцінах SiCOI памяншае паразітную ёмістасць, што робіць іх прыдатнымі для высокачастотных транзістараў і ўзмацняльнікаў, якія выкарыстоўваюцца ў тэлекамунікацыях, радарах і тэхналогіях 5G.

Мікраэлектрамеханічныя сістэмы (МЭМС)
Пласціны SiCOI забяспечваюць надзейную платформу для вырабу датчыкаў і прывадаў MEMS, якія надзейна працуюць у жорсткіх умовах дзякуючы хімічнай інертнасці і механічнай трываласці SiC.

Высокатэмпературная электроніка
SiCOI дазваляе электроніцы падтрымліваць прадукцыйнасць і надзейнасць пры падвышаных тэмпературах, што прыносіць карысць аўтамабільнай, аэракасмічнай і прамысловай прамысловасці, дзе традыцыйныя крэмніевыя прылады не працуюць.

Фатонічныя і оптаэлектронныя прылады
Спалучэнне аптычных уласцівасцей SiC і ізаляцыйнага пласта спрыяе інтэграцыі фатонных схем з палепшаным кіраваннем тэмпературай.

Радыяцыйна-ўстойлівая электроніка
Дзякуючы ўласцівай карбіду крэмнію радыяцыйнай устойлівасці, пласціны SiCOI ідэальна падыходзяць для касмічных і ядзерных прымяненняў, якія патрабуюць прылад, якія вытрымліваюць умовы з высокім узроўнем радыяцыі.

Пытанні і адказы па пласцінах SiCOI

Пытанне 1: Што такое пласціна SiCOI?

A: SiCOI расшыфроўваецца як «карбід крэмнію на ізалятары». Гэта паўправадніковая пласціна, у якой тонкі пласт карбіду крэмнію (SiC) злучаны з ізаляцыйным пластом (звычайна дыяксідам крэмнію, SiO₂), які падтрымліваецца крэмніевай падкладкай. Гэтая структура спалучае выдатныя ўласцівасці SiC з электрычнай ізаляцыяй ад ізалятара.

Пытанне 2: Якія асноўныя перавагі пласцін SiCOI?

A: Асноўныя перавагі ўключаюць высокае напружанне прабоя, шырокую забароненую зону, выдатную цеплаправоднасць, высокую механічную цвёрдасць і зніжэнне паразітнай ёмістасці дзякуючы ізаляцыйнаму пласту. Гэта прыводзіць да паляпшэння прадукцыйнасці, эфектыўнасці і надзейнасці прылады.

Пытанне 3: Якія тыповыя сферы прымянення пласцін SiCOI?

A: Яны выкарыстоўваюцца ў сілавой электроніцы, высокачастотных радыёчастотных прыладах, MEMS-датчыках, высокатэмпературнай электроніцы, фатонных прыладах і радыяцыйна-ўстойлівай электроніцы.