Wafer SiCOI 4 inci 6 inci HPSI SiC SiO2 Si struktur subatrat

Deskripsi Singkat:

Makalah ini menyajikan tinjauan mendetail wafer Silicon Carbide-on-Insulator (SiCOI), khususnya berfokus pada substrat berukuran 4 inci dan 6 inci yang menampilkan lapisan silikon karbida (SiC) semi-isolasi (HPSI) kemurnian tinggi yang terikat pada lapisan isolasi silikon dioksida (SiO₂) di atas substrat silikon (Si). Struktur SiCOI menggabungkan sifat listrik, termal, dan mekanis SiC yang luar biasa dengan manfaat isolasi listrik dari lapisan oksida dan dukungan mekanis substrat silikon. Pemanfaatan HPSI SiC meningkatkan kinerja perangkat dengan meminimalkan konduksi substrat dan mengurangi rugi-rugi parasit, menjadikan wafer ini ideal untuk aplikasi semikonduktor daya tinggi, frekuensi tinggi, dan suhu tinggi. Proses fabrikasi, karakteristik material, dan keunggulan struktural konfigurasi multilapis ini dibahas, yang menekankan relevansinya dengan elektronika daya generasi mendatang dan sistem mikroelektromekanis (MEMS). Studi ini juga membandingkan sifat dan aplikasi potensial wafer SiCOI berukuran 4 inci dan 6 inci, menyoroti skalabilitas dan prospek integrasi untuk perangkat semikonduktor canggih.

Kirim email ke kami

Fitur

Struktur wafer SiCOI

HPB (High-Performance Bonding), BIC (Bonded Integrated Circuit), dan SOD (Silicon-on-Diamond atau Silicon-on-Insulator-like technology). Ini mencakup:

Metrik Kinerja:

Mencantumkan parameter seperti akurasi, jenis kesalahan (misalnya, "Tidak ada kesalahan," "Jarak nilai"), dan pengukuran ketebalan (misalnya, "Ketebalan Lapisan Langsung/kg").

Tabel dengan nilai numerik (mungkin parameter eksperimen atau proses) di bawah judul seperti "ADDR/SYGBDT," "10/0," dll.

Data Ketebalan Lapisan:

Entri berulang yang luas berlabel "Ketebalan L1 (A)" hingga "Ketebalan L270 (A)" (kemungkinan dalam Ångströms, 1 Å = 0,1 nm).

Menyarankan struktur berlapis-lapis dengan kontrol ketebalan yang tepat untuk setiap lapisan, khas dalam wafer semikonduktor canggih.

Struktur Wafer SiCOI

SiCOI (Silicon Carbide on Insulator) adalah struktur wafer khusus yang menggabungkan silikon karbida (SiC) dengan lapisan isolasi, mirip dengan SOI (Silicon-on-Insulator) tetapi dioptimalkan untuk aplikasi daya tinggi/suhu tinggi. Fitur utama:

Komposisi Lapisan:

Lapisan Atas: Silikon Karbida (SiC) kristal tunggal untuk mobilitas elektron tinggi dan stabilitas termal.

Isolator Terkubur: Biasanya SiO₂ (oksida) atau berlian (dalam SOD) untuk mengurangi kapasitansi parasit dan meningkatkan isolasi.

Substrat Dasar: Silikon atau SiC polikristalin untuk dukungan mekanis

Properti wafer SiCOI

Sifat Listrik Celah Pita Lebar (3,2 eV untuk 4H-SiC):Memungkinkan tegangan tembus yang tinggi (>10× lebih tinggi dari silikon).Mengurangi arus bocor, meningkatkan efisiensi pada perangkat daya.

Mobilitas Elektron Tinggi:~900 cm²/V·s (4H-SiC) vs. ~1.400 cm²/V·s (Si), tetapi kinerja medan tinggi lebih baik.

Resistansi Rendah:Transistor berbasis SiCOI (misalnya, MOSFET) menunjukkan kerugian konduksi yang lebih rendah.

Isolasi yang sangat baik:Lapisan oksida (SiO₂) atau berlian yang terkubur meminimalkan kapasitansi parasit dan crosstalk.

Sifat TermalKonduktivitas Termal Tinggi: SiC (~490 W/m·K untuk 4H-SiC) vs. Si (~150 W/m·K). Berlian (jika digunakan sebagai isolator) dapat melebihi 2.000 W/m·K, meningkatkan pembuangan panas.

Stabilitas Termal:Beroperasi dengan andal pada >300°C (dibandingkan ~150°C untuk silikon). Mengurangi kebutuhan pendinginan dalam elektronika daya.

3. Sifat Mekanik & KimiaKekerasan Ekstrim (~9,5 Mohs): Tahan terhadap keausan, membuat SiCOI tahan lama di lingkungan yang keras.

Kelambanan Kimia:Tahan terhadap oksidasi dan korosi, bahkan dalam kondisi asam/basa.

Ekspansi Termal Rendah:Cocok dengan bahan suhu tinggi lainnya (misalnya, GaN).

4. Keunggulan Struktural (dibandingkan dengan SiC Massal atau SOI)

Mengurangi Kehilangan Substrat:Lapisan isolasi mencegah kebocoran arus ke dalam substrat.

Peningkatan Kinerja RF:Kapasitansi parasit yang lebih rendah memungkinkan peralihan yang lebih cepat (berguna untuk perangkat 5G/mmWave).

Desain Fleksibel:Lapisan atas SiC yang tipis memungkinkan penskalaan perangkat yang dioptimalkan (misalnya, saluran ultra-tipis dalam transistor).

Perbandingan dengan SOI & Bulk SiC

Milik	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	SiC Massal
celah pita	3,2 eV (SiC)	1,1 eV (Si)	3,2 eV (SiC)
Konduktivitas Termal	Tinggi (SiC + berlian)	Rendah (SiO₂ membatasi aliran panas)	Tinggi (hanya SiC)
Tegangan Tembus	Sangat Tinggi	Sedang	Sangat Tinggi
Biaya	Lebih tinggi	Lebih rendah	Tertinggi (SiC murni)

Aplikasi wafer SiCOI

Elektronika Daya
Wafer SiCOI banyak digunakan pada perangkat semikonduktor bertegangan tinggi dan berdaya tinggi seperti MOSFET, dioda Schottky, dan sakelar daya. Celah pita yang lebar dan tegangan tembus SiC yang tinggi memungkinkan konversi daya yang efisien dengan kerugian yang lebih rendah dan kinerja termal yang lebih baik.

Perangkat Frekuensi Radio (RF)
Lapisan isolasi dalam wafer SiCOI mengurangi kapasitansi parasit, membuatnya cocok untuk transistor dan penguat frekuensi tinggi yang digunakan dalam teknologi telekomunikasi, radar, dan 5G.

Sistem Mikroelektromekanis (MEMS)
Wafer SiCOI menyediakan platform kokoh untuk membuat sensor dan aktuator MEMS yang beroperasi andal di lingkungan keras berkat kelembaman kimia dan kekuatan mekanis SiC.

Elektronik Suhu Tinggi
SiCOI memungkinkan perangkat elektronik yang mempertahankan kinerja dan keandalan pada suhu tinggi, yang bermanfaat bagi aplikasi otomotif, kedirgantaraan, dan industri di mana perangkat silikon konvensional gagal.

Perangkat Fotonik dan Optoelektronik
Kombinasi sifat optik SiC dan lapisan isolasi memfasilitasi integrasi sirkuit fotonik dengan manajemen termal yang ditingkatkan.

Elektronik Tahan Radiasi
Karena toleransi radiasi bawaan SiC, wafer SiCOI ideal untuk aplikasi ruang angkasa dan nuklir yang memerlukan perangkat yang tahan terhadap lingkungan radiasi tinggi.

Tanya Jawab wafer SiCOI

Q1: Apa itu wafer SiCOI?

J: SiCOI adalah singkatan dari Silicon Carbide-on-Insulator. Ini adalah struktur wafer semikonduktor di mana lapisan tipis silikon karbida (SiC) diikatkan pada lapisan isolasi (biasanya silikon dioksida, SiO₂), yang didukung oleh substrat silikon. Struktur ini menggabungkan sifat-sifat unggul SiC dengan isolasi listrik dari isolator.

Q2: Apa keuntungan utama wafer SiCOI?

A: Keunggulan utamanya meliputi tegangan tembus yang tinggi, celah pita lebar, konduktivitas termal yang sangat baik, kekerasan mekanis yang superior, dan kapasitansi parasit yang berkurang berkat lapisan isolasi. Hal ini menghasilkan peningkatan kinerja, efisiensi, dan keandalan perangkat.

Q3: Apa saja aplikasi umum wafer SiCOI?

A: Mereka digunakan dalam elektronika daya, perangkat RF frekuensi tinggi, sensor MEMS, elektronik suhu tinggi, perangkat fotonik, dan elektronik yang tahan radiasi.