SiCOI վաֆլի 4 դյույմ 6 դյույմ HPSI SiC SiO2 Si ենթաատրատային կառուցվածք

Կարճ նկարագրություն՝

Այս հոդվածը ներկայացնում է մեկուսիչի վրա սիլիցիումի կարբիդային (SiCOI) վաֆլիների մանրամասն ակնարկ, մասնավորապես կենտրոնանալով 4 և 6 դյույմանոց հիմքերի վրա, որոնք ունեն բարձր մաքրության կիսամեկուսիչ (HPSI) սիլիցիումի կարբիդային (SiC) շերտեր, որոնք միացված են սիլիցիումի երկօքսիդի (SiO₂) մեկուսիչ շերտերի վրա՝ սիլիցիումի (Si) հիմքերի վրա: SiCOI կառուցվածքը համատեղում է SiC-ի բացառիկ էլեկտրական, ջերմային և մեխանիկական հատկությունները օքսիդային շերտի էլեկտրական մեկուսացման առավելությունների և սիլիցիումի հիմքի մեխանիկական հենարանի հետ: HPSI SiC-ի օգտագործումը բարելավում է սարքի աշխատանքը՝ նվազագույնի հասցնելով հիմքի հաղորդունակությունը և նվազեցնելով պարազիտային կորուստները, ինչը այս վաֆլիները դարձնում է իդեալական բարձր հզորության, բարձր հաճախականության և բարձր ջերմաստիճանի կիսահաղորդչային կիրառությունների համար: Քննարկվում են այս բազմաշերտ կոնֆիգուրացիայի արտադրության գործընթացը, նյութական բնութագրերը և կառուցվածքային առավելությունները՝ ընդգծելով դրա արդիականությունը հաջորդ սերնդի հզորության էլեկտրոնիկայի և միկրոէլեկտրամեխանիկական համակարգերի (MEMS) համար: Ուսումնասիրությունը նաև համեմատում է 4 և 6 դյույմանոց SiCOI վաֆլիների հատկությունները և հնարավոր կիրառությունները՝ ընդգծելով առաջադեմ կիսահաղորդչային սարքերի մասշտաբայնությունը և ինտեգրման հեռանկարները:

Ուղարկեք մեզ էլ. նամակ

Հատկանիշներ

SiCOI վաֆլիի կառուցվածքը

HPB (բարձր արդյունավետության կապում), BIC (կապված ինտեգրալային սխեմա) և SOD (սիլիցիում ադամանդի վրա կամ սիլիցիում մեկուսիչի վրա նման տեխնոլոգիա): Այն ներառում է.

Արդյունավետության չափանիշներ՝

Ցանկագրում է ճշգրտությունը, սխալների տեսակները (օրինակ՝ «Սխալ չկա», «Արժեքի հեռավորությունը») և հաստության չափումները (օրինակ՝ «Ուղղակի շերտի հաստություն/կգ»):

Աղյուսակ՝ թվային արժեքներով (հնարավոր է՝ փորձարարական կամ գործընթացային պարամետրերով)՝ «ADDR/SYGBDT», «10/0» և այլն վերնագրերի ներքո։

Շերտի հաստության տվյալներ՝

«L1 Հաստություն (A)»-ից մինչև «L270 Հաստություն (A)» պիտակներով կրկնվող ընդարձակ գրառումներ (հավանաբար անգստրյոմներով, 1 Å = 0.1 նմ):

Առաջարկում է բազմաշերտ կառուցվածք՝ յուրաքանչյուր շերտի համար ճշգրիտ հաստության կարգավորմամբ, ինչը բնորոշ է առաջադեմ կիսահաղորդչային թիթեղներին։

SiCOI վաֆլի կառուցվածք

SiCOI-ը (Սիլիցիումի կարբիդը մեկուսիչի վրա) մասնագիտացված վաֆլի կառուցվածք է, որը համատեղում է սիլիցիումի կարբիդը (SiC) մեկուսիչ շերտի հետ, նման է SOI-ին (Սիլիցիումի վրա մեկուսիչ), բայց օպտիմալացված է բարձր հզորության/բարձր ջերմաստիճանի կիրառությունների համար: Հիմնական առանձնահատկությունները՝

Շերտի կազմը.

Վերին շերտ՝ միաբյուրեղային սիլիցիումի կարբիդ (SiC)՝ բարձր էլեկտրոնային շարժունակության և ջերմային կայունության համար։

Թաղված մեկուսիչ. Սովորաբար SiO₂ (օքսիդ) կամ ադամանդ (SOD-ում)՝ պարազիտային տարողունակությունը նվազեցնելու և մեկուսացումը բարելավելու համար։

Հիմքի հիմք՝ սիլիցիում կամ պոլիկրիստալային SiC՝ մեխանիկական հենարանի համար

SiCOI վաֆլիի հատկությունները

Էլեկտրական հատկություններ Լայն արգելքային գոտի (3.2 eV 4H-SiC-ի համար): Հնարավորություն է տալիս ապահովել բարձր խզման լարում (>10 անգամ ավելի բարձր, քան սիլիցիումինը): Նվազեցնում է արտահոսքի հոսանքները՝ բարելավելով էլեկտրական սարքերի արդյունավետությունը:

Բարձր էլեկտրոնային շարժունակություն.~900 սմ²/Վ·վ (4H-SiC)՝ ~1400 սմ²/Վ·վ (Si)-ի համեմատ, սակայն ավելի լավ բարձր դաշտային կատարողականություն։

Ցածր դիմադրություն.SiCOI-ի վրա հիմնված տրանզիստորները (օրինակ՝ MOSFET-ները) ցուցաբերում են ավելի ցածր հաղորդականության կորուստներ։

Գերազանց մեկուսացում.Թաղված օքսիդի (SiO₂) կամ ադամանդի շերտը նվազագույնի է հասցնում պարազիտային տարողունակությունը և խաչաձև շփումը։

Ջերմային հատկություններԲարձր ջերմահաղորդականություն. SiC (~490 Վտ/մ·Կ 4H-SiC-ի համար) ընդդեմ Si-ի (~150 Վտ/մ·Կ): Ալմաստը (եթե օգտագործվում է որպես մեկուսիչ) կարող է գերազանցել 2000 Վտ/մ·Կ-ն՝ բարելավելով ջերմության ցրումը:

Ջերմային կայունություն՝Հուսալիորեն աշխատում է >300°C ջերմաստիճանում (ի տարբերություն սիլիցիումի մոտ 150°C ջերմաստիճանի): Նվազեցնում է հզորության էլեկտրոնիկայի սառեցման պահանջները:

3. Մեխանիկական և քիմիական հատկություններԾայրահեղ կարծրություն (~9.5 Մոհս): Դիմացկուն է մաշվածությանը, ինչը SiCOI-ն դարձնում է դիմացկուն կոշտ միջավայրերի համար։

Քիմիական իներտություն.Դիմացկուն է օքսիդացմանը և կոռոզիային, նույնիսկ թթվային/ալկալային պայմաններում։

Ցածր ջերմային ընդարձակում.Լավ է համադրվում այլ բարձր ջերմաստիճանային նյութերի հետ (օրինակ՝ GaN):

4. Կառուցվածքային առավելություններ (համեմատած զանգվածային SiC-ի կամ SOI-ի հետ)

Նվազեցված սուբստրատի կորուստներ՝Ջերմամեկուսիչ շերտը կանխում է հոսանքի ներթափանցումը հիմքի մեջ։

Բարելավված RF կատարողականություն.Ավելի ցածր պարազիտային տարողունակությունը հնարավորություն է տալիս ավելի արագ փոխարկում կատարել (օգտակար է 5G/mmWave սարքերի համար):

ճկուն դիզայն.Բարակ SiC վերին շերտը թույլ է տալիս օպտիմալացնել սարքի մասշտաբավորումը (օրինակ՝ տրանզիստորներում գերբարակ ալիքներ):

Համեմատություն SOI-ի և Bulk SiC-ի հետ

Հողատարածք	ՍիԿՕԻ	SOI (Si/SiO₂/Si)	Մեծածախ SiC
Բենդգեյփ	3.2 էՎ (SiC)	1.1 էՎ (Si)	3.2 էՎ (SiC)
Ջերմահաղորդականություն	Բարձր (SiC + ադամանդ)	Ցածր (SiO₂-ը սահմանափակում է ջերմության հոսքը)	Բարձր (միայն SiC)
Խափանման լարում	Շատ բարձր	Միջին	Շատ բարձր
Արժեքը	Ավելի բարձր	Ստորին	Ամենաբարձր (մաքուր SiC)

SiCOI վաֆլիի կիրառությունները

Հզոր էլեկտրոնիկա
SiCOI թիթեղները լայնորեն կիրառվում են բարձր լարման և բարձր հզորության կիսահաղորդչային սարքերում, ինչպիսիք են MOSFET-ները, Շոտկիի դիոդները և հոսանքի անջատիչները: SiC-ի լայն գոտիական բացը և բարձր խզման լարումը հնարավորություն են տալիս արդյունավետորեն փոխակերպել հզորությունը՝ կրճատելով կորուստները և բարելավելով ջերմային կատարողականությունը:

Ռադիոհաճախականության (RF) սարքեր
SiCOI վեֆլերի մեկուսիչ շերտը նվազեցնում է պարազիտային տարողունակությունը, ինչը դրանք հարմար է դարձնում հեռահաղորդակցության, ռադարների և 5G տեխնոլոգիաների մեջ օգտագործվող բարձր հաճախականության տրանզիստորների և ուժեղացուցիչների համար։

Միկրոէլեկտրամեխանիկական համակարգեր (MEMS)
SiCOI թիթեղները ապահովում են ամուր հարթակ MEMS սենսորների և ակտուատորների արտադրության համար, որոնք հուսալիորեն գործում են կոշտ միջավայրերում՝ SiC-ի քիմիական իներտության և մեխանիկական ամրության շնորհիվ։

Բարձր ջերմաստիճանի էլեկտրոնիկա
SiCOI-ն հնարավորություն է տալիս էլեկտրոնիկային, որը պահպանում է կատարողականությունը և հուսալիությունը բարձր ջերմաստիճաններում, ինչը օգուտ է բերում ավտոմոբիլային, ավիատիեզերական և արդյունաբերական կիրառություններին, որտեղ ավանդական սիլիկոնային սարքերը խափանվում են։

Ֆոտոնային և օպտոէլեկտրոնային սարքեր
SiC-ի օպտիկական հատկությունների և մեկուսիչ շերտի համադրությունը հեշտացնում է ֆոտոնային շղթաների ինտեգրումը՝ բարելավված ջերմային կառավարմամբ։

Ռադիացիայի նկատմամբ դիմացկուն էլեկտրոնիկա
SiC-ի բնորոշ ճառագայթային դիմադրողականության շնորհիվ, SiCOI թիթեղները իդեալական են տիեզերական և միջուկային կիրառությունների համար, որոնք պահանջում են բարձր ճառագայթային միջավայրերին դիմակայող սարքեր։

SiCOI վաֆլի հարց ու պատասխան

Հարց 1. Ի՞նչ է SiCOI վաֆլին։

Ա. SiCOI-ն նշանակում է Silicon Carbide-on-Insulator (Սիլիցիումի կարբիդ մեկուսիչի վրա): Այն կիսահաղորդչային թիթեղյա կառուցվածք է, որտեղ սիլիցիումի կարբիդի (SiC) բարակ շերտը միացված է մեկուսիչ շերտի (սովորաբար սիլիցիումի երկօքսիդ, SiO₂) վրա, որը պահվում է սիլիցիումային հիմքի վրա: Այս կառուցվածքը համատեղում է SiC-ի գերազանց հատկությունները մեկուսիչից էլեկտրական մեկուսացման հետ:

Հարց 2. Որո՞նք են SiCOI վեֆլերի հիմնական առավելությունները:

Ա. Հիմնական առավելություններից են բարձր խզման լարումը, լայն արգելակային գոտին, գերազանց ջերմահաղորդականությունը, գերազանց մեխանիկական կարծրությունը և պարազիտային տարողունակության նվազումը՝ շնորհիվ մեկուսիչ շերտի: Սա հանգեցնում է սարքի աշխատանքի, արդյունավետության և հուսալիության բարելավմանը:

Հարց 3. Որո՞նք են SiCOI թիթեղների բնորոշ կիրառությունները:

Ա. Դրանք օգտագործվում են ուժային էլեկտրոնիկայի, բարձր հաճախականության ռադիոհաճախականության սարքերի, MEMS սենսորների, բարձր ջերմաստիճանի էլեկտրոնիկայի, ֆոտոնային սարքերի և ճառագայթահարման նկատմամբ դիմացկուն էլեկտրոնիկայի մեջ: