SiCOI-wafer 4 tum 6 tum HPSI SiC SiO2 Si-substratstruktur
SiCOI-waferns struktur
HPB (High-Performance Bonding), BIC (Bonded Integrated Circuit) och SOD (Silicon-on-Diamond eller Silicon-on-Insulator-liknande teknik). Den inkluderar:
Prestandamätningar:
Listar parametrar som noggrannhet, feltyper (t.ex. "Inget fel", "Värdeavstånd") och tjockleksmätningar (t.ex. "Direktlagertjocklek/kg").
En tabell med numeriska värden (möjligen experimentella eller processparametrar) under rubriker som "ADDR/SYGBDT", "10/0" etc.
Skikttjockleksdata:
Omfattande repetitiva poster märkta "L1 Tjocklek (A)" till "L270 Tjocklek (A)" (troligen i Ångströms, 1 Å = 0,1 nm).
Föreslår en flerskiktsstruktur med exakt tjocklekskontroll för varje lager, typiskt för avancerade halvledarskivor.
SiCOI-skivastruktur
SiCOI (Silicon Carbide on Insulator) är en specialiserad waferstruktur som kombinerar kiselkarbid (SiC) med ett isolerande lager, liknande SOI (Silicon-on-Insulator) men optimerad för högeffekts-/högtemperaturapplikationer. Viktiga funktioner:
Lagerkomposition:
Översta lager: Enkristallkiselkarbid (SiC) för hög elektronmobilitet och termisk stabilitet.
Nedgrävd isolator: Vanligtvis SiO₂ (oxid) eller diamant (i SOD) för att minska parasitisk kapacitans och förbättra isoleringen.
Bassubstrat: Kisel eller polykristallin SiC för mekaniskt stöd
SiCOI-waferns egenskaper
Elektriska egenskaper Brett bandgap (3,2 eV för 4H-SiC): Möjliggör hög genombrottsspänning (>10× högre än kisel). Minskar läckströmmar och förbättrar effektiviteten i kraftförsörjningsenheter.
Hög elektronmobilitet:~900 cm²/V·s (4H-SiC) jämfört med ~1 400 cm²/V·s (Si), men bättre prestanda i höga fält.
Låg motståndskraft:SiCOI-baserade transistorer (t.ex. MOSFET) uppvisar lägre ledningsförluster.
Utmärkt isolering:Det begravda oxidskiktet (SiO₂) eller diamantskiktet minimerar parasitisk kapacitans och överhörning.
- Termiska egenskaperHög värmeledningsförmåga: SiC (~490 W/m·K för 4H-SiC) jämfört med Si (~150 W/m·K). Diamant (om den används som isolator) kan överstiga 2 000 W/m·K, vilket förbättrar värmeavledningen.
Termisk stabilitet:Fungerar tillförlitligt vid >300°C (jämfört med ~150°C för kisel). Minskar kylbehovet inom kraftelektronik.
3. Mekaniska och kemiska egenskaperExtrem hårdhet (~9,5 Mohs): Motstår slitage, vilket gör SiCOI hållbart för tuffa miljöer.
Kemisk inertitet:Motstår oxidation och korrosion, även i sura/alkaliska förhållanden.
Låg termisk expansion:Passar bra med andra högtemperaturmaterial (t.ex. GaN).
4. Strukturella fördelar (jämfört med bulk-SiC eller SOI)
Minskade substratförluster:Isolerande lager förhindrar strömläckage in i substratet.
Förbättrad RF-prestanda:Lägre parasitisk kapacitans möjliggör snabbare växling (användbart för 5G/mmWave-enheter).
Flexibel design:Tunt SiC-toppskikt möjliggör optimerad skalning av enheter (t.ex. ultratunna kanaler i transistorer).
Jämförelse med SOI och bulk-SiC
| Egendom | SiCOI | SOI (Si/SiO₂/Si) | Bulk SiC |
| Bandgap | 3,2 eV (SiC) | 1,1 eV (Si) | 3,2 eV (SiC) |
| Värmeledningsförmåga | Hög (SiC + diamant) | Låg (SiO₂ begränsar värmeflödet) | Hög (endast SiC) |
| Genombrottsspänning | Mycket hög | Måttlig | Mycket hög |
| Kosta | Högre | Lägre | Högsta (ren SiC) |
SiCOI-wafers tillämpningar
Kraftelektronik
SiCOI-wafers används ofta i högspännings- och högeffektshalvledarkomponenter som MOSFET:er, Schottky-dioder och effektbrytare. Det breda bandgapet och den höga genombrottsspänningen hos SiC möjliggör effektiv effektomvandling med minskade förluster och förbättrad termisk prestanda.
Radiofrekvensenheter (RF)
Det isolerande lagret i SiCOI-wafers minskar parasitisk kapacitans, vilket gör dem lämpliga för högfrekventa transistorer och förstärkare som används inom telekommunikation, radar och 5G-teknik.
Mikroelektromekaniska system (MEMS)
SiCOI-wafers erbjuder en robust plattform för tillverkning av MEMS-sensorer och ställdon som fungerar tillförlitligt i tuffa miljöer tack vare SiC:s kemiska inertitet och mekaniska hållfasthet.
Högtemperaturelektronik
SiCOI möjliggör elektronik som bibehåller prestanda och tillförlitlighet vid förhöjda temperaturer, vilket gynnar fordons-, flyg- och industriapplikationer där konventionella kiselkomponenter fallerar.
Fotoniska och optoelektroniska enheter
Kombinationen av SiC:s optiska egenskaper och det isolerande lagret underlättar integrationen av fotoniska kretsar med förbättrad värmehantering.
Strålningshärdad elektronik
På grund av SiC:s inneboende strålningstolerans är SiCOI-wafers idealiska för rymd- och kärnkraftsapplikationer som kräver komponenter som tål högstrålningsmiljöer.
Frågor och svar om SiCOI-wafer
F1: Vad är en SiCOI-wafer?
A: SiCOI står för Silicon Carbide-on-Insulator. Det är en halvledarstruktur där ett tunt lager kiselkarbid (SiC) är bundet på ett isolerande lager (vanligtvis kiseldioxid, SiO₂), som stöds av ett kiselsubstrat. Denna struktur kombinerar SiC:s utmärkta egenskaper med elektrisk isolering från isolatorn.
F2: Vilka är de främsta fördelarna med SiCOI-wafers?
A: De främsta fördelarna inkluderar hög genombrottsspänning, brett bandgap, utmärkt värmeledningsförmåga, överlägsen mekanisk hårdhet och minskad parasitisk kapacitans tack vare det isolerande lagret. Detta leder till förbättrad enhetsprestanda, effektivitet och tillförlitlighet.
F3: Vilka är typiska tillämpningar av SiCOI-wafers?
A: De används i kraftelektronik, högfrekventa RF-enheter, MEMS-sensorer, högtemperaturelektronik, fotoniska enheter och strålningshärdad elektronik.
Detaljerat diagram
