SiCOI gofret 4 inç 6 inç HPSI SiC SiO2 Si substrat yapısı

Kısa Açıklama:

Bu makale, Silisyum Karbür-Üzeri-Yalıtkan (SiCOI) yongalarına ilişkin ayrıntılı bir genel bakış sunmakta ve özellikle silisyum (Si) yongaların üzerindeki silisyum dioksit (SiO₂) yalıtım katmanlarına bağlanmış yüksek saflıkta yarı yalıtkan (HPSI) silisyum karbür (SiC) katmanlarına sahip 4 inç ve 6 inçlik yongalara odaklanmaktadır. SiCOI yapısı, SiC'nin olağanüstü elektriksel, termal ve mekanik özelliklerini, oksit tabakasının elektriksel izolasyon avantajları ve silisyum yonganın mekanik desteğiyle birleştirir. HPSI SiC kullanımı, yonga iletkenliğini en aza indirerek ve parazitik kayıpları azaltarak cihaz performansını artırır ve bu yongaları yüksek güçlü, yüksek frekanslı ve yüksek sıcaklıklı yarı iletken uygulamaları için ideal hale getirir. Bu çok katmanlı konfigürasyonun üretim süreci, malzeme özellikleri ve yapısal avantajları tartışılmakta ve yeni nesil güç elektroniği ve mikroelektromekanik sistemler (MEMS) ile olan ilişkisi vurgulanmaktadır. Çalışmada ayrıca 4 inç ve 6 inç SiCOI yongalarının özellikleri ve potansiyel uygulamaları karşılaştırılarak, gelişmiş yarı iletken cihazlar için ölçeklenebilirlik ve entegrasyon olanakları vurgulanıyor.

Bize e-posta gönderin

Özellikler

SiCOI gofretin yapısı

HPB (Yüksek Performanslı Bağlantı), BIC (Bağlı Entegre Devre) ve SOD (Elmas Üzerinde Silikon veya Yalıtkan Üzerinde Silikon Benzeri Teknoloji) içerir:

Performans Ölçütleri:

Doğruluk, hata türleri (örneğin, "Hata yok", "Değer mesafesi") ve kalınlık ölçümleri (örneğin, "Doğrudan Katman kalınlığı/kg") gibi parametreleri listeler.

"ADDR/SYGBDT", "10/0" vb. başlıklar altında sayısal değerlerin (muhtemelen deneysel veya proses parametreleri) yer aldığı bir tablo.

Katman Kalınlığı Verileri:

"L1 Kalınlığı (A)" ile "L270 Kalınlığı (A)" arasında etiketlenen geniş tekrarlayan girişler (muhtemelen Ångströms cinsinden, 1 Å = 0,1 nm).

Gelişmiş yarı iletken yonga plakalarında tipik olarak görülen, her katman için hassas kalınlık kontrolüne sahip çok katmanlı bir yapıyı önerir.

SiCOI Gofret Yapısı

SiCOI (Yalıtkan Üzerinde Silisyum Karbür), SOI'ye (Yalıtkan Üzerinde Silisyum) benzer şekilde, silisyum karbürü (SiC) bir yalıtım katmanıyla birleştiren, ancak yüksek güç/yüksek sıcaklık uygulamaları için optimize edilmiş özel bir gofret yapısıdır. Temel özellikleri:

Katman Kompozisyonu:

Üst Katman: Yüksek elektron hareketliliği ve termal kararlılık için Tek Kristal Silisyum Karbür (SiC).

Gömülü Yalıtkan: Parazitik kapasitansı azaltmak ve izolasyonu iyileştirmek için genellikle SiO₂ (oksit) veya elmas (SOD içinde).

Taban Alt Tabakası: Mekanik destek için silikon veya polikristalin SiC

SiCOI gofretin özellikleri

Elektriksel Özellikler Geniş Bant Aralığı (4H-SiC için 3,2 eV): Yüksek arıza gerilimine olanak tanır (silikondan 10 kat daha yüksek). Sızıntı akımlarını azaltarak güç cihazlarında verimliliği artırır.

Yüksek Elektron Hareketliliği:~900 cm²/V·s (4H-SiC) - ~1.400 cm²/V·s (Si), ancak daha iyi yüksek alan performansı.

Düşük Direnç:SiCOI tabanlı transistörler (örneğin MOSFET'ler) daha düşük iletim kayıpları sergiler.

Mükemmel Yalıtım:Gömülü oksit (SiO₂) veya elmas tabakası parazitik kapasitansı ve çapraz konuşmayı en aza indirir.

Termal ÖzelliklerYüksek Isıl İletkenlik: SiC (~490 W/m·K için 4H-SiC) vs. Si (~150 W/m·K). Elmas (yalıtkan olarak kullanılırsa) 2.000 W/m·K'yi aşabilir ve bu da ısı dağılımını artırır.

Isıl Kararlılık:>300°C'de (silikon için ~150°C'ye kıyasla) güvenilir şekilde çalışır. Güç elektroniğindeki soğutma gereksinimlerini azaltır.

3. Mekanik ve Kimyasal ÖzelliklerAşırı Sertlik (~9,5 Mohs): Aşınmaya karşı dayanıklıdır, bu da SiCOI'yi zorlu ortamlara dayanıklı hale getirir.

Kimyasal Eylemsizlik:Asidik/alkali koşullarda bile oksidasyona ve korozyona karşı dayanıklıdır.

Düşük Isıl Genleşme:Diğer yüksek sıcaklık malzemeleriyle (örneğin GaN) iyi uyum sağlar.

4. Yapısal Avantajlar (Toplu SiC veya SOI'ye kıyasla)

Azaltılmış Alt Tabaka Kayıpları:Yalıtım tabakası akımın alt tabakaya sızmasını engeller.

Geliştirilmiş RF Performansı:Daha düşük parazitik kapasitans daha hızlı anahtarlama sağlar (5G/mmWave cihazları için kullanışlıdır).

Esnek Tasarım:İnce SiC üst katmanı, optimize edilmiş cihaz ölçeklemesine olanak tanır (örneğin, transistörlerdeki ultra ince kanallar).

SOI ve Bulk SiC ile Karşılaştırma

Mülk	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	Toplu SiC
Bant aralığı	3,2 eV (SiC)	1,1 eV (Si)	3,2 eV (SiC)
Isıl İletkenlik	Yüksek (SiC + elmas)	Düşük (SiO₂ ısı akışını sınırlar)	Yüksek (sadece SiC)
Arıza Gerilimi	Çok Yüksek	Ilıman	Çok Yüksek
Maliyet	Daha yüksek	Daha düşük	En yüksek (saf SiC)

SiCOI gofret uygulamaları

Güç Elektroniği
SiCOI yongaları, MOSFET'ler, Schottky diyotlar ve güç anahtarları gibi yüksek voltajlı ve yüksek güçlü yarı iletken cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. SiC'nin geniş bant aralığı ve yüksek kırılma gerilimi, daha az kayıp ve gelişmiş termal performansla verimli güç dönüşümü sağlar.

Radyo Frekansı (RF) Cihazları
SiCOI yongalarındaki yalıtım tabakası parazitik kapasitansı azaltarak, telekomünikasyon, radar ve 5G teknolojilerinde kullanılan yüksek frekanslı transistörler ve amplifikatörler için uygun hale getiriyor.

Mikroelektromekanik Sistemler (MEMS)
SiCOI gofretler, SiC'nin kimyasal inertliği ve mekanik dayanıklılığı sayesinde zorlu ortamlarda güvenilir bir şekilde çalışan MEMS sensörleri ve aktüatörleri üretmek için sağlam bir platform sağlar.

Yüksek Sıcaklık Elektroniği
SiCOI, yüksek sıcaklıklarda performans ve güvenilirliği koruyan elektronik aksamları mümkün kılarak, geleneksel silikon cihazların başarısız olduğu otomotiv, havacılık ve endüstriyel uygulamalardan faydalanılmasını sağlar.

Fotonik ve Optoelektronik Cihazlar
SiC'nin optik özellikleri ile yalıtım tabakasının birleşimi, gelişmiş termal yönetime sahip fotonik devrelerin entegrasyonunu kolaylaştırır.

Radyasyona Dayanıklı Elektronikler
SiC'nin doğal radyasyon toleransı nedeniyle, SiCOI gofretler yüksek radyasyon ortamlarına dayanıklı cihazlar gerektiren uzay ve nükleer uygulamalar için idealdir.

SiCOI gofretinin Soru-Cevap bölümü

S1: SiCOI gofret nedir?

C: SiCOI, Silisyum Karbür-Üzeri Yalıtkan anlamına gelir. İnce bir silisyum karbür (SiC) tabakasının, bir silikon alt tabaka tarafından desteklenen bir yalıtım tabakasına (genellikle silisyum dioksit, SiO₂) bağlandığı bir yarı iletken yonga yapısıdır. Bu yapı, SiC'nin mükemmel özelliklerini yalıtkandan elektriksel izolasyonla birleştirir.

S2: SiCOI gofretlerin başlıca avantajları nelerdir?

A: Başlıca avantajları arasında yüksek arıza gerilimi, geniş bant aralığı, mükemmel termal iletkenlik, üstün mekanik sertlik ve yalıtım tabakası sayesinde azaltılmış parazit kapasitansı yer alır. Bu da cihaz performansını, verimliliğini ve güvenilirliğini artırır.

S3: SiCOI gofretlerin tipik uygulamaları nelerdir?

A: Güç elektroniğinde, yüksek frekanslı RF aygıtlarında, MEMS sensörlerinde, yüksek sıcaklık elektroniğinde, fotonik aygıtlarda ve radyasyona dayanıklı elektroniklerde kullanılırlar.