Strwythur is-haen SiCOI 4 modfedd 6 modfedd HPSI SiC SiO2 Si

Strwythur is-haen SiC SiO2 HPSI 4 modfedd 6 modfedd Delwedd Nodwedd

Disgrifiad Byr:

Mae'r papur hwn yn cyflwyno trosolwg manwl o wafferi Silicon Carbid-ar-Inswleiddiwr (SiCOI), gan ganolbwyntio'n benodol ar swbstradau 4 modfedd a 6 modfedd sy'n cynnwys haenau silicon carbid (SiC) lled-inswleiddio purdeb uchel (HPSI) wedi'u bondio ar haenau inswleiddio silicon deuocsid (SiO₂) ar ben swbstradau silicon (Si). Mae strwythur SiCOI yn cyfuno priodweddau trydanol, thermol a mecanyddol eithriadol SiC â manteision ynysu trydanol yr haen ocsid a chefnogaeth fecanyddol y swbstrad silicon. Mae defnyddio HPSI SiC yn gwella perfformiad dyfeisiau trwy leihau dargludiad y swbstrad a lleihau colledion parasitig, gan wneud y wafferi hyn yn ddelfrydol ar gyfer cymwysiadau lled-ddargludyddion pŵer uchel, amledd uchel a thymheredd uchel. Trafodir y broses weithgynhyrchu, nodweddion deunydd a manteision strwythurol y cyfluniad amlhaen hwn, gan bwysleisio ei berthnasedd i electroneg pŵer y genhedlaeth nesaf a systemau microelectromecanyddol (MEMS). Mae'r astudiaeth hefyd yn cymharu priodweddau a chymwysiadau posibl wafferi SiCOI 4 modfedd a 6 modfedd, gan amlygu graddadwyedd a rhagolygon integreiddio ar gyfer dyfeisiau lled-ddargludyddion uwch.

Anfonwch e-bost atom ni

Nodweddion

Strwythur wafer SiCOI

HPB (Bondio Perfformiad Uchel) BIC (Cylchdaith Integredig Bondedig) a SOD (technoleg Silicon-ar-Diemwnt neu dechnoleg debyg i Silicon-ar-Inswleiddiwr). Mae'n cynnwys:

Metrigau Perfformiad:

Yn rhestru paramedrau fel cywirdeb, mathau o wallau (e.e., "Dim gwall," "Pellter gwerth"), a mesuriadau trwch (e.e., "Trwch/kg Haen Uniongyrchol").

Tabl gyda gwerthoedd rhifiadol (paramedrau arbrofol neu broses o bosibl) o dan benawdau fel "ADDR/SYGBDT," "10/0," ac ati.

Data Trwch Haen:

Cofnodion ailadroddus helaeth wedi'u labelu o "Trwch L1 (A)" i "Trwch L270 (A)" (yn ôl pob tebyg mewn Ångströms, 1 Å = 0.1 nm).

Yn awgrymu strwythur aml-haenog gyda rheolaeth trwch manwl gywir ar gyfer pob haen, sy'n nodweddiadol mewn waferi lled-ddargludyddion uwch.

Strwythur Wafer SiCOI

Mae SiCOI (Silicon Carbide on Insulator) yn strwythur wafer arbenigol sy'n cyfuno silicon carbide (SiC) ag haen inswleiddio, yn debyg i SOI (Silicon-on-Insulator) ond wedi'i optimeiddio ar gyfer cymwysiadau pŵer uchel/tymheredd uchel. Nodweddion allweddol:

Cyfansoddiad Haen:

Haen Uchaf: Silicon Carbide Un Grisial (SiC) ar gyfer symudedd electronau uchel a sefydlogrwydd thermol.

Inswleiddiwr Claddedig: Fel arfer SiO₂ (ocsid) neu ddiamwnt (mewn SOD) i leihau cynhwysedd parasitig a gwella ynysu.

Swbstrad Sylfaen: Silicon neu SiC polycrystalline ar gyfer cefnogaeth fecanyddol

Priodweddau wafer SiCOI

Priodweddau Trydanol Bwlch Band Eang (3.2 eV ar gyfer 4H-SiC): Yn galluogi foltedd chwalfa uchel (>10× yn uwch na silicon). Yn lleihau ceryntau gollyngiadau, gan wella effeithlonrwydd mewn dyfeisiau pŵer.

Symudedd Electron Uchel:~900 cm²/V·s (4H-SiC) vs. ~1,400 cm²/V·s (Si), ond perfformiad maes uchel gwell.

Gwrthiant Ar-lein Isel:Mae transistorau sy'n seiliedig ar SiCOI (e.e., MOSFETs) yn arddangos colledion dargludiad is.

Inswleiddio Rhagorol:Mae'r haen ocsid claddedig (SiO₂) neu ddiamwnt yn lleihau cynhwysedd parasitig a chroestalk.

Priodweddau ThermolDargludedd Thermol Uchel: SiC (~490 W/m·K ar gyfer 4H-SiC) vs. Si (~150 W/m·K). Gall diemwnt (os caiff ei ddefnyddio fel inswleiddiwr) fod yn fwy na 2,000 W/m·K, gan wella gwasgariad gwres.

Sefydlogrwydd Thermol:Yn gweithredu'n ddibynadwy ar >300°C (o'i gymharu â ~150°C ar gyfer silicon). Yn lleihau gofynion oeri mewn electroneg pŵer.

3. Priodweddau Mecanyddol a ChemegolCaledwch Eithafol (~9.5 Mohs): Yn gwrthsefyll traul, gan wneud SiCOI yn wydn ar gyfer amgylcheddau llym.

Anadweithiolrwydd Cemegol:Yn gwrthsefyll ocsideiddio a chorydiad, hyd yn oed mewn amodau asidig/alcalïaidd.

Ehangu Thermol Isel:Yn cyd-fynd yn dda â deunyddiau tymheredd uchel eraill (e.e., GaN).

4. Manteision Strwythurol (o'i gymharu â SiC Swmp neu SOI)

Colledion Swbstrad Llai:Mae haen inswleiddio yn atal gollyngiad cerrynt i'r swbstrad.

Perfformiad RF Gwell:Mae cynhwysedd parasitig is yn galluogi newid cyflymach (yn ddefnyddiol ar gyfer dyfeisiau 5G/mmWave).

Dyluniad Hyblyg:Mae haen uchaf denau SiC yn caniatáu ar gyfer graddio dyfeisiau wedi'i optimeiddio (e.e., sianeli ultra-denau mewn transistorau).

Cymhariaeth â SOI a SiC Swmp

Eiddo	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	SiC swmp
Bwlch band	3.2 eV (SiC)	1.1 eV (Si)	3.2 eV (SiC)
Dargludedd Thermol	Uchel (SiC + diemwnt)	Isel (mae SiO₂ yn cyfyngu ar lif gwres)	Uchel (SiC yn unig)
Foltedd Dadansoddiad	Uchel Iawn	Cymedrol	Uchel Iawn
Cost	Uwch	Isaf	Uchaf (SiC pur)

Cymwysiadau wafer SiCOI

Electroneg Pŵer
Defnyddir wafferi SiCOI yn helaeth mewn dyfeisiau lled-ddargludyddion foltedd uchel a phŵer uchel fel MOSFETs, deuodau Schottky, a switshis pŵer. Mae'r bwlch band eang a'r foltedd chwalu uchel o SiC yn galluogi trosi pŵer effeithlon gyda chollfeydd llai a pherfformiad thermol gwell.

Dyfeisiau Amledd Radio (RF)
Mae'r haen inswleiddio mewn wafferi SiCOI yn lleihau cynhwysedd parasitig, gan eu gwneud yn addas ar gyfer transistorau amledd uchel ac amplifiers a ddefnyddir mewn technolegau telathrebu, radar a 5G.

Systemau Microelectromecanyddol (MEMS)
Mae wafferi SiCOI yn darparu llwyfan cadarn ar gyfer cynhyrchu synwyryddion ac actuators MEMS sy'n gweithredu'n ddibynadwy mewn amgylcheddau llym oherwydd anadweithioldeb cemegol a chryfder mecanyddol SiC.

Electroneg Tymheredd Uchel
Mae SiCOI yn galluogi electroneg sy'n cynnal perfformiad a dibynadwyedd ar dymheredd uchel, gan fod o fudd i gymwysiadau modurol, awyrofod a diwydiannol lle mae dyfeisiau silicon confensiynol yn methu.

Dyfeisiau Ffotonig ac Optoelectronig
Mae'r cyfuniad o briodweddau optegol SiC a'r haen inswleiddio yn hwyluso integreiddio cylchedau ffotonig gyda rheolaeth thermol well.

Electroneg wedi'i Chaledu gan Ymbelydredd
Oherwydd goddefgarwch ymbelydredd cynhenid SiC, mae waferi SiCOI yn ddelfrydol ar gyfer cymwysiadau gofod a niwclear sy'n gofyn am ddyfeisiau sy'n gwrthsefyll amgylcheddau ymbelydredd uchel.

Cwestiynau ac Atebion wafer SiCOI

C1: Beth yw wafer SiCOI?

A: Mae SiCOI yn sefyll am Silicon Carbide-on-Insulator. Mae'n strwythur wafer lled-ddargludyddion lle mae haen denau o silicon carbide (SiC) wedi'i bondio ar haen inswleiddio (fel arfer silicon deuocsid, SiO₂), sy'n cael ei chynnal gan swbstrad silicon. Mae'r strwythur hwn yn cyfuno priodweddau rhagorol SiC ag ynysu trydanol o'r inswleiddiwr.

C2: Beth yw prif fanteision wafers SiCOI?

A: Mae'r prif fanteision yn cynnwys foltedd chwalfa uchel, bandbwlch eang, dargludedd thermol rhagorol, caledwch mecanyddol uwch, a chynhwysedd parasitig llai diolch i'r haen inswleiddio. Mae hyn yn arwain at berfformiad, effeithlonrwydd a dibynadwyedd gwell y ddyfais.

C3: Beth yw cymwysiadau nodweddiadol wafers SiCOI?

A: Fe'u defnyddir mewn electroneg pŵer, dyfeisiau RF amledd uchel, synwyryddion MEMS, electroneg tymheredd uchel, dyfeisiau ffotonig, ac electroneg wedi'i chaledu gan ymbelydredd.