SiCOI плочица 4 инча 6 инча HPSI SiC SiO2 Si субатратна структура

Кратак опис:

Овај рад представља детаљан преглед SiCOI (силицијум карбид-на-изолатору) плочица, посебно се фокусирајући на подлоге од 4 и 6 инча које садрже слојеве високочистог полуизолационог (HPSI) силицијум карбида (SiC) везане за изолационе слојеве силицијум диоксида (SiO₂) преко силицијумских (Si) подлога. SiCOI структура комбинује изузетна електрична, термичка и механичка својства SiC са предностима електричне изолације оксидног слоја и механичке потпоре силицијумске подлоге. Коришћење HPSI SiC побољшава перформансе уређаја минимизирањем проводљивости подлоге и смањењем паразитских губитака, што ове плочице чини идеалним за примене у полупроводницима велике снаге, високе фреквенције и високе температуре. Разматра се процес израде, карактеристике материјала и структурне предности ове вишеслојне конфигурације, наглашавајући њен значај за енергетску електронику следеће генерације и микроелектромеханичке системе (MEMS). Студија такође упоређује својства и потенцијалне примене SiCOI плочица од 4 и 6 инча, истичући скалабилност и перспективе интеграције за напредне полупроводничке уређаје.

Пошаљите нам имејл

Карактеристике

Структура SiCOI плочице

HPB (високоперформансно спајање), BIC (везано интегрисано коло) и SOD (технологија слична силицијуму на дијаманту или силицијуму на изолатору). Укључује:

Метрике учинка:

Наводи параметре као што су тачност, типови грешака (нпр. „Без грешке“, „Вредност растојања“) и мерења дебљине (нпр. „Дебљина директног слоја/кг“).

Табела са нумеричким вредностима (могуће експерименталним или процесним параметрима) под насловима као што су „ADDR/SYGBDT“, „10/0“ итд.

Подаци о дебљини слоја:

Опсежни понављајући уноси означени са „Дебљина L1 (A)“ до „Дебљина L270 (A)“ (вероватно у Ångström-има, 1 Å = 0,1 nm).

Предлаже вишеслојну структуру са прецизном контролом дебљине за сваки слој, типично за напредне полупроводничке плочице.

Структура SiCOI плочице

SiCOI (силицијум карбид на изолатору) је специјализована структура плочице која комбинује силицијум карбид (SiC) са изолационим слојем, слично SOI (силицијум на изолатору), али оптимизована за примене велике снаге/високе температуре. Кључне карактеристике:

Састав слоја:

Горњи слој: Монокристални силицијум карбид (SiC) за високу мобилност електрона и термичку стабилност.

Укопани изолатор: Типично SiO₂ (оксид) или дијамант (у SOD-у) за смањење паразитске капацитивности и побољшање изолације.

Основна подлога: силицијум или поликристални SiC за механичку подршку

Особине SiCOI плочице

Електрична својства Широка енергетска забрањена зона (3,2 eV за 4H-SiC): Омогућава висок пробојни напон (>10× већи од силицијума). Смањује струје цурења, побољшавајући ефикасност у уређајима за напајање.

Висока мобилност електрона:~900 цм²/V·s (4H-SiC) у односу на ~1.400 цм²/V·s (Si), али боље перформансе у високом пољу.

Ниска отпорност на укључивање:Транзистори засновани на SiCOI (нпр. MOSFET-ови) показују мање губитке проводљивости.

Одлична изолација:Закопани слој оксида (SiO₂) или дијаманта минимизира паразитски капацитет и преслушавање.

Термичка својстваВисока топлотна проводљивост: SiC (~490 W/m·K за 4H-SiC) у односу на Si (~150 W/m·K). Дијамант (ако се користи као изолатор) може прећи 2.000 W/m·K, повећавајући одвођење топлоте.

Термичка стабилност:Поуздано ради на >300°C (у односу на ~150°C за силицијум). Смањује потребе за хлађењем у енергетској електроници.

3. Механичка и хемијска својстваЕкстремна тврдоћа (~9,5 Мохсове скале): Отпоран на хабање, што SiCOI чини издржљивим у тешким условима.

Хемијска инертност:Отпоран на оксидацију и корозију, чак и у киселим/алкалним условима.

Ниско термичко ширење:Добро се слаже са другим материјалима отпорним на високе температуре (нпр. GaN).

4. Структурне предности (у односу на масивни SiC или SOI)

Смањени губици подлоге:Изолациони слој спречава цурење струје у подлогу.

Побољшане РФ перформансе:Нижи паразитски капацитет омогућава брже пребацивање (корисно за 5G/mmWave уређаје).

Флексибилан дизајн:Танки горњи слој SiC омогућава оптимизовано скалирање уређаја (нпр. ултратанки канали у транзисторима).

Поређење са SOI и Bulk SiC

Некретнина	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	Масовни SiC
Енергетски размак	3,2 еВ (SiC)	1,1 eV (Si)	3,2 еВ (SiC)
Топлотна проводљивост	Високо (SiC + дијамант)	Ниско (SiO₂ ограничава проток топлоте)	Високо (само SiC)
Пробојни напон	Веома високо	Умерено	Веома високо
Цена	Више	Доњи	Највиши (чисти SiC)

Примене SiCOI плочица

Енергетска електроника
SiCOI плочице се широко користе у високонапонским и енергетским полупроводничким уређајима као што су MOSFET-ови, Шотки диоде и прекидачи за напајање. Широка енергетска забрањена зона и висок пробојни напон SiC омогућавају ефикасну конверзију снаге са смањеним губицима и побољшаним термичким перформансама.

Радио-фреквентни (РФ) уређаји
Изолациони слој у SiCOI плочицама смањује паразитски капацитет, што их чини погодним за високофреквентне транзисторе и појачала која се користе у телекомуникацијама, радару и 5G технологијама.

Микроелектромеханички системи (MEMS)
SiCOI плочице пружају робусну платформу за израду MEMS сензора и актуатора који поуздано раде у тешким условима због хемијске инертности и механичке чврстоће SiC-а.

Електроника високих температура
SiCOI омогућава електронику да одржава перформансе и поузданост на повишеним температурама, што користи аутомобилској, ваздухопловној и индустријској индустрији где конвенционални силицијумски уређаји не успевају.

Фотонски и оптоелектронски уређаји
Комбинација оптичких својстава SiC-а и изолационог слоја олакшава интеграцију фотонских кола са побољшаним управљањем топлотом.

Електроника отпорна на зрачење
Због инхерентне толеранције SiC на зрачење, SiCOI плочице су идеалне за свемирске и нуклеарне примене које захтевају уређаје који могу да издрже окружења са високим зрачењем.

Питања и одговори о SiCOI плочици

П1: Шта је SiCOI плочица?

A: SiCOI је скраћеница од Силицијум карбид на изолатору. То је полупроводничка структура плочице где је танак слој силицијум карбида (SiC) везан за изолациони слој (обично силицијум диоксид, SiO₂), који је подржан силицијумском подлогом. Ова структура комбинује одлична својства SiC-а са електричном изолацијом од изолатора.

П2: Које су главне предности SiCOI плочица?

A: Главне предности укључују висок пробојни напон, широк енергетски процеп, одличну топлотну проводљивост, супериорну механичку тврдоћу и смањени паразитски капацитет захваљујући изолационом слоју. То доводи до побољшаних перформанси, ефикасности и поузданости уређаја.

П3: Које су типичне примене SiCOI плочица?

A: Користе се у енергетској електроници, високофреквентним РФ уређајима, MEMS сензорима, електроници високих температура, фотонским уређајима и електроници отпорној на зрачење.