Oblia SiCOI de 4 polzades i 6 polzades HPSI SiC SiO2 Si substrat estructura

Imatge destacada de l'oblea de SiCOI de 4 polzades i 6 polzades HPSI SiC SiO2 Si substrat estructura

Descripció breu:

Aquest article presenta una descripció detallada de les oblies de carbur de silici sobre aïllant (SiCOI), centrant-se específicament en substrats de 4 i 6 polzades amb capes de carbur de silici (SiC) semiaïllants d'alta puresa (HPSI) unides a capes aïllants de diòxid de silici (SiO₂) sobre substrats de silici (Si). L'estructura SiCOI combina les propietats elèctriques, tèrmiques i mecàniques excepcionals del SiC amb els beneficis d'aïllament elèctric de la capa d'òxid i el suport mecànic del substrat de silici. L'ús de SiC HPSI millora el rendiment del dispositiu minimitzant la conducció del substrat i reduint les pèrdues parasitàries, fent que aquestes oblies siguin ideals per a aplicacions de semiconductors d'alta potència, alta freqüència i alta temperatura. Es discuteix el procés de fabricació, les característiques del material i els avantatges estructurals d'aquesta configuració multicapa, emfatitzant la seva rellevància per a l'electrònica de potència i els sistemes microelectromecànics (MEMS) de nova generació. L'estudi també compara les propietats i les possibles aplicacions de les oblies SiCOI de 4 i 6 polzades, destacant les perspectives d'escalabilitat i integració per a dispositius semiconductors avançats.

Envia'ns un correu electrònic

Característiques

Estructura de l'oblea de SiCOI

HPB (enllaç d'alt rendiment), BIC (circuit integrat enllaçat) i SOD (tecnologia de silici sobre diamant o similar a silici sobre aïllant). Inclou:

Mètriques de rendiment:

Enumera paràmetres com la precisió, els tipus d'error (per exemple, "Sense error", "Distància de valor") i les mesures de gruix (per exemple, "Gruix de capa directa/kg").

Una taula amb valors numèrics (possiblement paràmetres experimentals o de procés) sota encapçalaments com ara "ADDR/SYGBDT", "10/0", etc.

Dades de gruix de capa:

Entrades repetitives extenses etiquetades com a "Gruix L1 (A)" a "Gruix L270 (A)" (probablement en Ångströms, 1 Å = 0,1 nm).

Suggereix una estructura multicapa amb un control precís del gruix de cada capa, típica de les oblies de semiconductors avançades.

Estructura de l'oblea SiCOI

SiCOI (Silicon Carbide on Insulator) és una estructura d'oblea especialitzada que combina carbur de silici (SiC) amb una capa aïllant, similar a SOI (Silicon-on-Insulator) però optimitzada per a aplicacions d'alta potència/alta temperatura. Característiques principals:

Composició de capes:

Capa superior: Carbur de silici (SiC) monocristall per a una alta mobilitat d'electrons i estabilitat tèrmica.

Aïllant enterrat: Normalment SiO₂ (òxid) o diamant (en SOD) per reduir la capacitança paràsita i millorar l'aïllament.

Substrat base: silici o SiC policristal·lí per a suport mecànic

Propietats de l'oblea de SiCOI

Propietats elèctriques Banda prohibida ampla (3,2 eV per a 4H-SiC): Permet una tensió de ruptura elevada (>10 vegades superior a la del silici). Redueix els corrents de fuita, millorant l'eficiència dels dispositius d'alimentació.

Alta mobilitat d'electrons:~900 cm²/V·s (4H-SiC) vs. ~1.400 cm²/V·s (Si), però millor rendiment a camp alt.

Baixa resistència:Els transistors basats en SiCOI (per exemple, els MOSFET) presenten pèrdues de conducció més baixes.

Excel·lent aïllament:La capa d'òxid (SiO₂) o de diamant enterrada minimitza la capacitança paràsita i la diafonia.

Propietats tèrmiquesAlta conductivitat tèrmica: SiC (~490 W/m·K per a 4H-SiC) enfront de Si (~150 W/m·K). El diamant (si s'utilitza com a aïllant) pot superar els 2.000 W/m·K, cosa que millora la dissipació de la calor.

Estabilitat tèrmica:Funciona de manera fiable a >300 °C (enfront dels ~150 °C del silici). Redueix les necessitats de refrigeració en electrònica de potència.

3. Propietats mecàniques i químiquesDuresa extrema (~9,5 Mohs): Resisteix el desgast, cosa que fa que el SiCOI sigui resistent per a entorns durs.

Inertisme químic:Resisteix l'oxidació i la corrosió, fins i tot en condicions àcides/alcalines.

Baixa expansió tèrmica:Combina bé amb altres materials d'alta temperatura (per exemple, GaN).

4. Avantatges estructurals (en comparació amb el SiC o el SOI a granel)

Pèrdues de substrat reduïdes:La capa aïllant evita les fuites de corrent al substrat.

Rendiment de RF millorat:Una capacitat paràsita més baixa permet una commutació més ràpida (útil per a dispositius 5G/mmWave).

Disseny flexible:La capa superior fina de SiC permet un escalat optimitzat del dispositiu (per exemple, canals ultraprims en transistors).

Comparació amb SOI i SiC a granel

Propietat	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	SiC a granel
Bandgap	3,2 eV (SiC)	1,1 eV (Si)	3,2 eV (SiC)
Conductivitat tèrmica	Alt (SiC + diamant)	Baix (el SiO₂ limita el flux de calor)	Alt (només SiC)
Tensió de ruptura	Molt alt	Moderat	Molt alt
Cost	Superior	Baix	El més alt (SiC pur)

Aplicacions de les oblies de SiCOI

Electrònica de potència
Les oblies de SiCOI s'utilitzen àmpliament en dispositius semiconductors d'alta tensió i alta potència com ara MOSFET, díodes Schottky i interruptors de potència. L'ampli interval de banda i l'alta tensió de ruptura del SiC permeten una conversió de potència eficient amb pèrdues reduïdes i un rendiment tèrmic millorat.

Dispositius de radiofreqüència (RF)
La capa aïllant de les oblies de SiCOI redueix la capacitança paràsita, fent-les adequades per a transistors i amplificadors d'alta freqüència utilitzats en telecomunicacions, radar i tecnologies 5G.

Sistemes microelectromecànics (MEMS)
Les oblies de SiCOI proporcionen una plataforma robusta per a la fabricació de sensors i actuadors MEMS que funcionen de manera fiable en entorns difícils a causa de la inertícia química i la resistència mecànica del SiC.

Electrònica d'alta temperatura
El SiCOI permet que l'electrònica mantingui el rendiment i la fiabilitat a temperatures elevades, beneficiant aplicacions automotrius, aeroespacials i industrials on fallen els dispositius de silici convencionals.

Dispositius fotònics i optoelectrònics
La combinació de les propietats òptiques del SiC i la capa aïllant facilita la integració de circuits fotònics amb una gestió tèrmica millorada.

Electrònica endurida per la radiació
A causa de la tolerància inherent a la radiació del SiC, les oblies de SiCOI són ideals per a aplicacions espacials i nuclears que requereixen dispositius que suportin entorns d'alta radiació.

Preguntes i respostes sobre l'oblea de SiCOI

P1: Què és una oblia de SiCOI?

A: SiCOI significa Carbur de Silici sobre Aïllant. És una estructura de làmina semiconductora on una capa fina de carbur de silici (SiC) s'uneix a una capa aïllant (normalment diòxid de silici, SiO₂), que està suportada per un substrat de silici. Aquesta estructura combina les excel·lents propietats del SiC amb l'aïllament elèctric de l'aïllant.

P2: Quins són els principals avantatges de les oblies de SiCOI?

A: Els principals avantatges inclouen una alta tensió de ruptura, una banda prohibida àmplia, una excel·lent conductivitat tèrmica, una duresa mecànica superior i una capacitat paràsita reduïda gràcies a la capa aïllant. Això condueix a un millor rendiment, eficiència i fiabilitat del dispositiu.

P3: Quines són les aplicacions típiques de les oblies de SiCOI?

A: S'utilitzen en electrònica de potència, dispositius de radiofreqüència d'alta freqüència, sensors MEMS, electrònica d'alta temperatura, dispositius fotònics i electrònica endurida per radiació.