SICOI (silisiumkarbid på isolator) wafere SiC-film PÅ silisium

Kort beskrivelse:

Silisiumkarbid på isolator (SICOI)-wafere er neste generasjons halvledersubstrater som integrerer de overlegne fysiske og elektroniske egenskapene til silisiumkarbid (SiC) med de enestående elektriske isolasjonsegenskapene til et isolerende bufferlag, for eksempel silisiumdioksid (SiO₂) eller silisiumnitrid (Si₃N₄). En typisk SICOI-wafer består av et tynt epitaksialt SiC-lag, en mellomliggende isolerende film og et støttende basissubstrat, som kan være enten silisium eller SiC.

Send e-post til oss

Funksjoner

Detaljert diagram

Introduksjon av silisiumkarbid på isolatorskiver (SICOI)

Denne hybridstrukturen er konstruert for å møte de strenge kravene til elektroniske enheter med høy effekt, høy frekvens og høy temperatur. Ved å innlemme et isolerende lag minimerer SICOI-wafere parasittisk kapasitans og undertrykker lekkasjestrømmer, og sikrer dermed høyere driftsfrekvenser, bedre effektivitet og forbedret termisk styring. Disse fordelene gjør dem svært verdifulle i sektorer som elektriske kjøretøy, 5G-telekommunikasjonsinfrastruktur, luftfartssystemer, avansert RF-elektronikk og MEMS-sensorteknologier.

Produksjonsprinsipp for SICOI-wafere

SICOI-wafere (silisiumkarbid på isolator) produseres gjennom en avansertwaferbinding og tynningsprosess:

SiC-substratvekst– En høykvalitets enkeltkrystall SiC-skive (4H/6H) fremstilles som donormateriale.
Avsetning av isolerende lag– En isolerende film (SiO₂ eller Si₃N₄) dannes på bærerskiven (Si eller SiC).
Waferbinding– SiC-skiven og bærerskiven er bundet sammen under høy temperatur eller plasmaassistanse.
Tynning og polering– SiC-donorskiven tynnes ned til noen få mikrometer og poleres for å oppnå en atomglatt overflate.
Sluttinspeksjon– Den ferdige SICOI-waferen testes for tykkelsesjevnhet, overflateruhet og isolasjonsytelse.

Gjennom denne prosessen, entynt aktivt SiC-lagmed utmerkede elektriske og termiske egenskaper kombineres med en isolerende film og et støttesubstrat, noe som skaper en høyytelsesplattform for neste generasjons kraft- og RF-enheter.

Viktige fordeler med SICOI-wafere

Funksjonskategori	Tekniske egenskaper	Kjernefordeler
Materiell struktur	4H/6H-SiC aktivt lag + isolerende film (SiO₂/Si₃N₄) + Si- eller SiC-bærer	Oppnår sterk elektrisk isolasjon, reduserer parasittisk interferens
Elektriske egenskaper	Høy gjennombruddsstyrke (>3 MV/cm), lavt dielektrisk tap	Optimalisert for høyspennings- og høyfrekvensdrift
Termiske egenskaper	Varmeledningsevne opptil 4,9 W/cm·K, stabil over 500 °C	Effektiv varmeavledning, utmerket ytelse under tøffe termiske belastninger
Mekaniske egenskaper	Ekstrem hardhet (Mohs 9,5), lav termisk utvidelseskoeffisient	Robust mot stress, forlenger enhetens levetid
Overflatekvalitet	Ultraglatt overflate (Ra <0,2 nm)	Fremmer defektfri epitaksi og pålitelig enhetsfabrikasjon
Isolasjon	Resistivitet >10¹⁴ Ω·cm, lav lekkasjestrøm	Pålitelig drift i RF- og høyspenningsisolasjonsapplikasjoner
Størrelse og tilpasning	Tilgjengelig i 4-, 6- og 8-tommers formater; SiC-tykkelse 1–100 μm; isolasjon 0,1–10 μm	Fleksibel design for ulike applikasjonskrav

Kjerneapplikasjonsområder

Søknadssektor	Typiske brukstilfeller	Ytelsesfordeler
Kraftelektronikk	EV-omformere, ladestasjoner, industrielle strømforsyninger	Høy gjennomslagsspenning, redusert koblingstap
RF og 5G	Basestasjonseffektforsterkere, millimeterbølgekomponenter	Lav parasittisk aktivitet, støtter operasjoner i GHz-området
MEMS-sensorer	Trykksensorer for tøffe miljøer, MEMS i navigasjonsklasse	Høy termisk stabilitet, motstandsdyktig mot stråling
Luftfart og forsvar	Satellittkommunikasjon, avionikk-kraftmoduler	Pålitelighet i ekstreme temperaturer og strålingseksponering
Smartnett	HVDC-omformere, solid-state-sikringer	Høy isolasjon minimerer strømtap
Optoelektronikk	UV-LED-er, lasersubstrater	Høy krystallinsk kvalitet støtter effektiv lysutslipp

Fabrikasjon av 4H-SiCOI

Produksjonen av 4H-SiCOI-wafere oppnås gjennomwaferbinding og tynningsprosesser, noe som muliggjør isolerende grensesnitt av høy kvalitet og defektfrie SiC-aktive lag.

aSkjematisk fremstilling av 4H-SiCOI-materialplattformen.
bBilde av en 4-tommers 4H-SiCOI-wafer ved bruk av binding og tynning; defektsoner markert.
cTykkelsesuniformitetskarakterisering av 4H-SiCOI-substratet.
dOptisk bilde av en 4H-SiCOI-dyse.
eProsessflyt for å fremstille en SiC-mikrodiskresonator.
fSEM av en ferdig mikrodiskresonator.
gForstørret SEM som viser resonatorens sidevegg; AFM-innsatt bilde viser overflateglatthet på nanoskala.
hTverrsnitts-SEM som illustrerer parabolskformet øvre overflate.

Vanlige spørsmål om SICOI-wafere

Q1: Hvilke fordeler har SICOI-wafere fremfor tradisjonelle SiC-wafere?
A1: I motsetning til standard SiC-substrater, inkluderer SICOI-wafere et isolerende lag som reduserer parasittisk kapasitans og lekkasjestrømmer, noe som fører til høyere effektivitet, bedre frekvensrespons og overlegen termisk ytelse.

Q2: Hvilke waferstørrelser er vanligvis tilgjengelige?
A2: SICOI-wafere produseres vanligvis i 4-tommers, 6-tommers og 8-tommers formater, med tilpasset SiC og isolerende lagtykkelse tilgjengelig avhengig av enhetens krav.

Q3: Hvilke bransjer drar mest nytte av SICOI-wafere?
A3: Viktige bransjer inkluderer kraftelektronikk for elektriske kjøretøy, RF-elektronikk for 5G-nettverk, MEMS for romfartssensorer og optoelektronikk som UV-LED-er.

Q4: Hvordan forbedrer det isolerende laget enhetens ytelse?
A4: Isolasjonsfilmen (SiO₂ eller Si₃N₄) forhindrer strømlekkasje og reduserer elektrisk krysstale, noe som muliggjør høyere spenningsutholdenhet, mer effektiv svitsjing og redusert varmetap.

Q5: Er SICOI-wafere egnet for høytemperaturapplikasjoner?
A5: Ja, med høy varmeledningsevne og motstand over 500 °C, er SICOI-wafere designet for å fungere pålitelig under ekstrem varme og i tøffe miljøer.

Q6: Kan SICOI-wafere tilpasses?
A6: Absolutt. Produsenter tilbyr skreddersydde design for spesifikke tykkelser, dopingnivåer og substratkombinasjoner for å møte ulike forsknings- og industrielle behov.

Tidligere: Diamanttrådskjæremaskin for SiC | Safir | Kvarts | Glass

Neste: Flertråds diamantsagmaskin for SiC safir ultraharde sprø materialer