SICOI (карбід крэмнію на ізалятары) пласціны плёнка SiC на крэмніі
Падрабязная дыяграма
Увядзенне карбіду крэмнію на ізаляцыйныя пласціны (SICOI)
Пласціны карбіду крэмнію на ізалятары (SICOI) — гэта паўправадніковыя падкладкі наступнага пакалення, якія спалучаюць у сабе цудоўныя фізічныя і электронныя ўласцівасці карбіду крэмнію (SiC) з выдатнымі характарыстыкамі электраізаляцыі ізаляцыйнага буфернага пласта, напрыклад, дыяксіду крэмнію (SiO₂) або нітрыду крэмнію (Si₃N₄). Тыповая пласціна SICOI складаецца з тонкага эпітаксіяльнага пласта SiC, прамежкавай ізаляцыйнай плёнкі і апорнай падкладкі, якая можа быць альбо крэмніем, альбо SiC.
Гэтая гібрыдная структура распрацавана ў адпаведнасці з строгімі патрабаваннямі да магутных, высокачастотных і высокатэмпературных электронных прылад. Дзякуючы ўключэнню ізаляцыйнага пласта, пласціны SICOI мінімізуюць паразітную ёмістасць і падаўляюць токі ўцечкі, тым самым забяспечваючы больш высокія працоўныя частоты, лепшую эфектыўнасць і палепшанае кіраванне тэмпературай. Гэтыя перавагі робяць іх вельмі каштоўнымі ў такіх сектарах, як электрамабілі, тэлекамунікацыйная інфраструктура 5G, аэракасмічныя сістэмы, перадавая радыёчастотная электроніка і тэхналогіі датчыкаў MEMS.
Прынцып вытворчасці пласцін SICOI
Пласціны SICOI (карбід крэмнію на ізалятары) вырабляюцца з дапамогай перадавой тэхналогііпрацэс злучэння і разрэджвання пласцін:
-
Рост SiC-субстрата– У якасці донарнага матэрыялу падрыхтавана высакаякасная монакрышталічная пласціна SiC (4H/6H).
-
Нанясенне ізаляцыйнага пласта– На пласціне-носьбіце (Si або SiC) утвараецца ізаляцыйная плёнка (SiO₂ або Si₃N₄).
-
Злучэнне пласцін– Пласціна SiC і пласціна-носьбіт злучаюцца разам пад уздзеяннем высокай тэмпературы або плазмы.
-
Разрэджванне і паліроўка– Донарная пласціна SiC разрэджваецца да некалькіх мікраметраў і паліруецца для дасягнення атамарна гладкай паверхні.
-
Канчатковая праверка– Гатовая пласціна SICOI правяраецца на аднастайнасць таўшчыні, шурпатасць паверхні і ізаляцыйныя характарыстыкі.
Дзякуючы гэтаму працэсу, атонкі актыўны пласт SiCз выдатнымі электрычнымі і цеплавымі ўласцівасцямі спалучаецца з ізаляцыйнай плёнкай і апорнай падкладкай, ствараючы высокапрадукцыйную платформу для сілавых і радыёчастотных прылад наступнага пакалення.
Асноўныя перавагі пласцін SICOI
| Катэгорыя аб'екта | Тэхнічныя характарыстыкі | Асноўныя перавагі |
|---|---|---|
| Структура матэрыялу | Актыўны слой 4H/6H-SiC + ізаляцыйная плёнка (SiO₂/Si₃N₄) + носьбіт Si або SiC | Забяспечвае моцную электрычную ізаляцыю, памяншае паразітныя перашкоды |
| Электрычныя ўласцівасці | Высокая прабойная трываласць (>3 МВ/см), нізкія дыэлектрычныя страты | Аптымізаваны для працы пры высокім напружанні і высокай частаце |
| Цеплавыя ўласцівасці | Цеплаправоднасць да 4,9 Вт/см·K, стабільная пры тэмпературы вышэй за 500°C | Эфектыўнае рассейванне цяпла, выдатная прадукцыйнасць пры сур'ёзных цеплавых нагрузках |
| Механічныя ўласцівасці | Надзвычайная цвёрдасць (па Моосу 9,5), нізкі каэфіцыент цеплавога пашырэння | Устойлівы да нагрузак, павялічвае тэрмін службы прылады |
| Якасць паверхні | Ультрагладкая паверхня (Ra <0,2 нм) | Спрыяе бездэфектнай эпітаксіі і надзейнаму вырабу прылад |
| Ізаляцыя | Удзельнае супраціўленне >10¹⁴ Ом·см, нізкі ток уцечкі | Надзейная праца ў радыёчастотных і высокавольтных ізаляцыйных прымяненнях |
| Памер і налада | Даступныя ў фарматах 4, 6 і 8 цаляў; таўшчыня SiC 1–100 мкм; ізаляцыя 0,1–10 мкм | Гнуткая канструкцыя для розных патрабаванняў прымянення |
Асноўныя вобласці прымянення
| Сектар прыкладанняў | Тыповыя выпадкі выкарыстання | Перавагі прадукцыйнасці |
|---|---|---|
| Сілавое электроніка | Інвертары для электрамабіляў, зарадныя станцыі, прамысловыя электрапрыборы | Высокае прабойнае напружанне, зніжаныя страты на пераключэнне |
| РФ і 5G | Узмацняльнікі магутнасці базавых станцый, кампаненты міліметровага дыяпазону | Нізкі паразітны шум, падтрымка працы ў дыяпазоне ГГц |
| МЭМС-датчыкі | Датчыкі ціску для жорсткіх умоў навакольнага асяроддзя, МЭМС навігацыйнага класа | Высокая тэрмаўстойлівасць, устойлівасць да радыяцыі |
| Аэракасмічная і абаронная галіна | Спадарожнікавая сувязь, сілавыя модулі авіяцыйнай электронікі | Надзейнасць пры экстрэмальных тэмпературах і ўздзеянні радыяцыі |
| Разумная сетка | Пераўтваральнікі пастаяннага току высокай напругі (HVDC), цвёрдацельныя выключальнікі | Высокая ізаляцыя мінімізуе страты магутнасці |
| Оптаэлектроніка | УФ-святлодыёды, лазерныя падкладкі | Высокая якасць крышталяў спрыяе эфектыўнаму выпраменьванню святла |
Выраб 4H-SiCOI
Вытворчасць пласцін 4H-SiCOI дасягаецца шляхампрацэсы злучэння і прарэджвання пласцін, што дазваляе ствараць высакаякасныя ізаляцыйныя інтэрфейсы і бездэфектныя актыўныя пласты SiC.
-
aСхема вырабу платформы з матэрыялу 4H-SiCOI.
-
bВыява 4-цалевай пласціны 4H-SiCOI з выкарыстаннем звязвання і пратанчэння; пазначаныя зоны дэфектаў.
-
cХарактарыстыка аднастайнасці таўшчыні падложкі 4H-SiCOI.
-
dАптычнае выява крышталя 4H-SiCOI.
-
eТэхналагічны працэс вырабу мікрадыскавага рэзанатара з карбіду крэмнію.
-
fСЭМ гатовага мікрадыскавага рэзанатара.
-
gПавялічаны сканавальны мікраскапічны здымак, які паказвае бакавую сценку рэзанатара; устаўка АСМ паказвае нанамаштабную гладкасць паверхні.
-
h: Папярочны разрэз SEM, які ілюструе верхнюю паверхню парабалічнай формы.
Часта задаваныя пытанні па пласцінах SICOI
Пытанне 1: Якія перавагі маюць пласціны SICOI перад традыцыйнымі пласцінамі SiC?
A1: У адрозненне ад стандартных падложак з карбіду крэмнію, пласціны SICOI маюць ізаляцыйны пласт, які памяншае паразітную ёмістасць і токі ўцечкі, што прыводзіць да больш высокай эфектыўнасці, лепшай частотнай характарыстыкі і выдатных цеплавых характарыстык.
Пытанне 2: Якія памеры пласцін звычайна даступныя?
A2: Пласціны SICOI звычайна вырабляюцца ў фарматах 4, 6 і 8 цаляў, з магчымасцю выбару таўшчыні SiC і ізаляцыйнага пласта ў залежнасці ад патрабаванняў да прылады.
Пытанне 3: Якія галіны прамысловасці атрымліваюць найбольшую карысць ад пласцін SICOI?
A3: Ключавыя галіны прамысловасці ўключаюць сілавую электроніку для электрамабіляў, радыёчастотную электроніку для сетак 5G, MEMS для аэракасмічных датчыкаў і оптаэлектроніку, такую як ультрафіялетавыя святлодыёды.
Пытанне 4: Як ізаляцыйны пласт паляпшае прадукцыйнасць прылады?
A4: Ізаляцыйная плёнка (SiO₂ або Si₃N₄) прадухіляе ўцечку току і памяншае электрычныя перакрыжаваныя перашкоды, што забяспечвае больш высокую трываласць пры напружанні, больш эфектыўнае пераключэнне і памяншае страты цяпла.
Пытанне 5: Ці падыходзяць пласціны SICOI для выкарыстання пры высокіх тэмпературах?
A5: Так, дзякуючы высокай цеплаправоднасці і ўстойлівасці да тэмператур вышэй за 500°C, пласціны SICOI прызначаны для надзейнай працы пры экстрэмальных награваннях і ў суровых умовах.
Пытанне 6: Ці можна наладзіць пласціны SICOI?
A6: Безумоўна. Вытворцы прапануюць індывідуальныя канструкцыі для пэўнай таўшчыні, узроўню легіравання і камбінацый падкладак, каб задаволіць разнастайныя даследчыя і прамысловыя патрэбы.










