Napolitană SiCOI de 4 inch și 6 inch cu structură substratată HPSI SiC SiO2 Si

Scurtă descriere:

Această lucrare prezintă o prezentare generală detaliată a napolitanelor din carbură de siliciu pe izolator (SiCOI), concentrându-se în special pe substraturile de 4 și 6 inci cu straturi de carbură de siliciu (SiC) semiizolante de înaltă puritate (HPSI) lipite pe straturi izolatoare de dioxid de siliciu (SiO₂) deasupra substraturilor de siliciu (Si). Structura SiCOI combină proprietățile electrice, termice și mecanice excepționale ale SiC cu beneficiile de izolare electrică ale stratului de oxid și ale suportului mecanic al substratului de siliciu. Utilizarea SiC HPSI îmbunătățește performanța dispozitivului prin minimizarea conducției substratului și reducerea pierderilor parazitare, făcând aceste napolitane ideale pentru aplicații semiconductoare de mare putere, înaltă frecvență și temperatură înaltă. Sunt discutate procesul de fabricație, caracteristicile materialelor și avantajele structurale ale acestei configurații multistrat, subliniind relevanța sa pentru electronica de putere și sistemele microelectromecanice (MEMS) de generație următoare. Studiul compară, de asemenea, proprietățile și aplicațiile potențiale ale napolitanelor SiCOI de 4 și 6 inci, evidențiind perspectivele de scalabilitate și integrare pentru dispozitivele semiconductoare avansate.

Trimiteți-ne un e-mail

Caracteristici

Structura plachetei SiCOI

HPB (Lipire de Înaltă Performanță), BIC (Circuit Integrat Lipit) și SOD (Tehnologie de tip Siliciu pe Diamant sau Siliciu pe Izolator). Aceasta include:

Indicatori de performanță:

Listează parametri precum precizia, tipurile de erori (de exemplu, „Fără eroare”, „Distanța valorii”) și măsurătorile de grosime (de exemplu, „Grosimea stratului direct/kg”).

Un tabel cu valori numerice (posibil parametri experimentali sau de proces) sub titluri precum „ADDR/SYGBDT”, „10/0” etc.

Date privind grosimea stratului:

Intrări repetitive extinse etichetate de la „Grosimea L1 (A)” până la „Grosimea L270 (A)” (probabil în Ångströms, 1 Å = 0,1 nm).

Sugerează o structură multistrat cu control precis al grosimii pentru fiecare strat, tipică în napolitanele semiconductoare avansate.

Structura plachetei SiCOI

SiCOI (Silicon Carbide on Insulator) este o structură specializată de plachetă care combină carbura de siliciu (SiC) cu un strat izolator, similară cu SOI (Silicon-on-Insulator), dar optimizată pentru aplicații de mare putere/temperatură înaltă. Caracteristici cheie:

Compoziția straturilor:

Strat superior: Carbură de siliciu monocristalină (SiC) pentru mobilitate ridicată a electronilor și stabilitate termică.

Izolator îngropat: De obicei, SiO₂ (oxid) sau diamant (în SOD) pentru a reduce capacitatea parazită și a îmbunătăți izolația.

Substrat de bază: Siliciu sau SiC policristalin pentru suport mecanic

Proprietățile plachetei SiCOI

Proprietăți electrice Banda interzisă largă (3,2 eV pentru 4H-SiC): Permite o tensiune de străpungere ridicată (>10 ori mai mare decât cea a siliciului). Reduce curenții de scurgere, îmbunătățind eficiența dispozitivelor de alimentare.

Mobilitate electronică ridicată:~900 cm²/V·s (4H-SiC) vs. ~1.400 cm²/V·s (Si), dar performanță mai bună în câmp înalt.

Rezistență scăzută la activare:Tranzistoarele bazate pe SiCOI (de exemplu, MOSFET-urile) prezintă pierderi de conducție mai mici.

Izolație excelentă:Stratul de oxid (SiO₂) sau de diamant îngropat minimizează capacitatea parazită și diafonia.

Proprietăți termiceConductivitate termică ridicată: SiC (~490 W/m·K pentru 4H-SiC) vs. Si (~150 W/m·K). Diamantul (dacă este utilizat ca izolator) poate depăși 2.000 W/m·K, îmbunătățind disiparea căldurii.

Stabilitate termică:Funcționează fiabil la >300°C (față de ~150°C pentru siliciu). Reduce cerințele de răcire în electronica de putere.

3. Proprietăți mecanice și chimiceDuritate extremă (~9,5 Mohs): Rezistă la uzură, ceea ce face ca SiCOI să fie durabil în medii dure.

Inerție chimică:Rezistă la oxidare și coroziune, chiar și în condiții acide/alcaline.

Expansiune termică redusă:Se potrivește bine cu alte materiale rezistente la temperaturi ridicate (de exemplu, GaN).

4. Avantaje structurale (față de SiC sau SOI în vrac)

Pierderi reduse de substrat:Stratul izolator previne scurgerile de curent în substrat.

Performanță RF îmbunătățită:Capacitatea parazitară mai mică permite o comutare mai rapidă (utilă pentru dispozitivele 5G/mmWave).

Design flexibil:Stratul superior subțire de SiC permite scalarea optimizată a dispozitivului (de exemplu, canale ultra-subțiri în tranzistoare).

Comparație cu SOI și SiC în vrac

Proprietate	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	SiC în vrac
Banda interzisă	3,2 eV (SiC)	1,1 eV (Si)	3,2 eV (SiC)
Conductivitate termică	Înalt (SiC + diamant)	Scăzut (SiO₂ limitează fluxul de căldură)	Ridicat (doar SiC)
Tensiune de străpungere	Foarte ridicat	Moderat	Foarte ridicat
Cost	Superior	Inferior	Cel mai înalt (SiC pur)

Aplicații ale plachetelor SiCOI

Electronică de putere
Napolitanele SiCOI sunt utilizate pe scară largă în dispozitive semiconductoare de înaltă tensiune și putere mare, cum ar fi MOSFET-urile, diodele Schottky și întrerupătoarele de putere. Intervalul larg de bandă și tensiunea mare de străpungere a SiC permit o conversie eficientă a puterii, cu pierderi reduse și performanțe termice îmbunătățite.

Dispozitive de radiofrecvență (RF)
Stratul izolator din napolitanele SiCOI reduce capacitatea parazită, ceea ce le face potrivite pentru tranzistoare și amplificatoare de înaltă frecvență utilizate în telecomunicații, radar și tehnologii 5G.

Sisteme microelectromecanice (MEMS)
Napolitanele SiCOI oferă o platformă robustă pentru fabricarea senzorilor și actuatoarelor MEMS care funcționează fiabil în medii dure datorită inerției chimice și rezistenței mecanice a SiC.

Electronică de înaltă temperatură
SiCOI permite electronice care mențin performanța și fiabilitatea la temperaturi ridicate, aducând beneficii aplicațiilor auto, aerospațiale și industriale în care dispozitivele convenționale din siliciu se defectează.

Dispozitive fotonice și optoelectronice
Combinația dintre proprietățile optice ale SiC și stratul izolator facilitează integrarea circuitelor fotonice cu un management termic îmbunătățit.

Electronică rezistentă la radiații
Datorită toleranței inerente la radiații a SiC, napolitanele SiCOI sunt ideale pentru aplicații spațiale și nucleare care necesită dispozitive care rezistă la medii cu radiații ridicate.

Întrebări și răspunsuri despre napolitanele SiCOI

Î1: Ce este o placă SiCOI?

R: SiCOI înseamnă Silicon Carbide-on-Insulator (Carbură de Siliciu pe Izolator). Este o structură de plachetă semiconductoare în care un strat subțire de carbură de siliciu (SiC) este lipit pe un strat izolator (de obicei dioxid de siliciu, SiO₂), care este susținut de un substrat de siliciu. Această structură combină proprietățile excelente ale SiC cu izolarea electrică față de izolator.

Î2: Care sunt principalele avantaje ale napolitanelor SiCOI?

R: Principalele avantaje includ tensiunea de străpungere ridicată, banda interzisă largă, conductivitatea termică excelentă, duritatea mecanică superioară și capacitatea parazită redusă datorită stratului izolator. Acest lucru duce la îmbunătățirea performanței, eficienței și fiabilității dispozitivului.

Î3: Care sunt aplicațiile tipice ale napolitanelor SiCOI?

R: Sunt utilizate în electronică de putere, dispozitive RF de înaltă frecvență, senzori MEMS, electronică la temperatură înaltă, dispozitive fotonice și electronică rezistentă la radiații.