SICOI (Silicon Carbide on Insulator) Wafers SiC Film ON Silicon
ແຜນວາດລາຍລະອຽດ
ແນະນໍາ Silicon Carbide on Insulator (SICOI) wafers
Silicon Carbide on Insulator (SICOI) wafers ແມ່ນ substrates semiconductor ຮຸ່ນຕໍ່ໄປທີ່ປະສົມປະສານຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບແລະເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ເຫນືອກວ່າຂອງ silicon carbide (SiC) ກັບຄຸນລັກສະນະການແຍກໄຟຟ້າທີ່ໂດດເດັ່ນຂອງຊັ້ນປ້ອງກັນ insulating, ເຊັ່ນ silicon dioxide (SiO₂) ຫຼື silicon nitride (Si₂). wafer SICOI ປົກກະຕິປະກອບດ້ວຍຊັ້ນ SiC epitaxial ບາງໆ, ແຜ່ນ insulating ລະດັບປານກາງ, ແລະ substrate ພື້ນຖານສະຫນັບສະຫນູນ, ເຊິ່ງສາມາດເປັນຊິລິໂຄນຫຼື SiC.
ໂຄງສ້າງປະສົມນີ້ໄດ້ຖືກອອກແບບເພື່ອຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການທີ່ເຂັ້ມງວດຂອງອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ມີພະລັງງານສູງ, ຄວາມຖີ່ສູງ, ແລະອຸນຫະພູມສູງ. ໂດຍການລວມເອົາຊັ້ນ insulating, wafers SICOI ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຈຸຂອງແມ່ກາຝາກແລະສະກັດກັ້ນກະແສນ້ໍາຮົ່ວ, ດັ່ງນັ້ນການຮັບປະກັນຄວາມຖີ່ຂອງການດໍາເນີນງານທີ່ສູງຂຶ້ນ, ປະສິດທິພາບທີ່ດີກວ່າ, ແລະການປັບປຸງການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນ. ຜົນປະໂຫຍດເຫຼົ່ານີ້ເຮັດໃຫ້ພວກເຂົາມີມູນຄ່າສູງໃນຂະແຫນງຕ່າງໆເຊັ່ນ: ຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ, ໂຄງສ້າງພື້ນຖານໂທລະຄົມນາຄົມ 5G, ລະບົບການບິນອະວະກາດ, ເອເລັກໂຕຣນິກ RF ທີ່ກ້າວຫນ້າ, ແລະເຕັກໂນໂລຢີເຊັນເຊີ MEMS.
ຫຼັກການການຜະລິດຂອງ SICOI Wafers
SICOI (Silicon Carbide on Insulator) wafers ແມ່ນຜະລິດໂດຍຜ່ານແບບພິເສດຂະບວນການເຊື່ອມ wafer ແລະ thinning:
-
ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຊັ້ນຍ່ອຍ SiC– wafer SiC ກ້ອນດຽວທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ (4H/6H) ຖືກກະກຽມເປັນອຸປະກອນການບໍລິຈາກ.
-
Insulating Layer Deposition– ຟິມ insulating (SiO₂ ຫຼື Si₃N₄) ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນ wafer ຜູ້ໃຫ້ບໍລິການ (Si ຫຼື SiC).
-
Wafer Bonding- SiC wafer ແລະ wafer ຜູ້ໃຫ້ບໍລິການຖືກຜູກມັດຮ່ວມກັນພາຍໃຕ້ການຊ່ວຍເຫຼືອຂອງອຸນຫະພູມສູງຫຼື plasma.
-
ບາງໆ ແລະ ການຂັດເງົາ- wafer ຜູ້ໃຫ້ທຶນ SiC ຖືກຂັດລົງເປັນສອງສາມໄມໂຄແມັດແລະຂັດເພື່ອໃຫ້ໄດ້ພື້ນຜິວທີ່ລຽບງ່າຍ.
-
ການກວດກາຄັ້ງສຸດທ້າຍ- wafer SICOI ສໍາເລັດໄດ້ຖືກທົດສອບສໍາລັບຄວາມຫນາແຫນ້ນ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຫນ້າດິນ, ແລະປະສິດທິພາບຂອງ insulation.
ໂດຍຜ່ານຂະບວນການນີ້, ກຊັ້ນ SiC ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວບາງໆດ້ວຍຄຸນສົມບັດໄຟຟ້າແລະຄວາມຮ້ອນທີ່ດີເລີດແມ່ນປະສົມປະສານກັບຮູບເງົາ insulating ແລະ substrate ສະຫນັບສະຫນູນ, ການສ້າງເວທີທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງສໍາລັບອຸປະກອນພະລັງງານແລະ RF ຮຸ່ນຕໍ່ໄປ.
ຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ສໍາຄັນຂອງ SICOI Wafers
| ປະເພດຄຸນສົມບັດ | ລັກສະນະດ້ານວິຊາການ | ຜົນປະໂຫຍດຫຼັກ |
|---|---|---|
| ໂຄງສ້າງວັດສະດຸ | ຊັ້ນທີ່ໃຊ້ງານ 4H/6H-SiC + ຟິມ insulating (SiO₂/Si₃N₄) + Si ຫຼື SiC carrier | ບັນລຸການແຍກໄຟຟ້າທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ຫຼຸດຜ່ອນການແຊກແຊງຂອງແມ່ກາຝາກ |
| ຄຸນສົມບັດໄຟຟ້າ | ຄວາມເຂັ້ມແຂງການແຍກສູງສຸດ (> 3 MV / ຊມ), ການສູນເສຍ dielectric ຕໍ່າ | ເຫມາະສໍາລັບການດໍາເນີນງານແຮງດັນສູງແລະຄວາມຖີ່ສູງ |
| ຄຸນສົມບັດຄວາມຮ້ອນ | ການນໍາໃຊ້ຄວາມຮ້ອນສູງເຖິງ 4.9 W/cm·K, ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂ້າງເທິງ 500°C | ການກະຈາຍຄວາມຮ້ອນທີ່ມີປະສິດທິພາບ, ການປະຕິບັດທີ່ດີເລີດພາຍໃຕ້ການໂຫຼດຄວາມຮ້ອນທີ່ຮຸນແຮງ |
| ຄຸນສົມບັດກົນຈັກ | ຄວາມແຂງທີ່ສຸດ (Mohs 9.5), ຄ່າສໍາປະສິດຕ່ໍາຂອງການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນ | ທົນທານຕໍ່ຄວາມກົດດັນ, ປັບປຸງອຸປະກອນທີ່ຍາວນານ |
| ຄຸນະພາບພື້ນຜິວ | ພື້ນຜິວລຽບທີ່ສຸດ (Ra <0.2 nm) | ສົ່ງເສີມ epitaxy ທີ່ບໍ່ມີຂໍ້ບົກພ່ອງແລະການຜະລິດອຸປະກອນທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ |
| ສນວນ | ຄວາມຕ້ານທານ > 10¹⁴ Ω·cm, ກະແສຮົ່ວໄຫຼຕໍ່າ | ການດໍາເນີນງານທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ໃນ RF ແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກການໂດດດ່ຽວແຮງດັນສູງ |
| ຂະໜາດ & ການປັບແຕ່ງ | ມີຢູ່ໃນຮູບແບບ 4, 6, ແລະ 8 ນິ້ວ; SiC ຄວາມຫນາ 1-100 μm; insulation 0.1–10 ມມ | ການອອກແບບທີ່ຍືດຫຍຸ່ນສໍາລັບຄວາມຕ້ອງການຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ແຕກຕ່າງກັນ |
ພື້ນທີ່ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຫຼັກ
| ຂະແໜງແອັບພລິເຄຊັນ | ກໍລະນີການນໍາໃຊ້ທົ່ວໄປ | ຂໍ້ໄດ້ປຽບການປະຕິບັດ |
|---|---|---|
| ເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານ | ອິນເວີເຕີ EV, ສະຖານີສາກໄຟ, ອຸປະກອນໄຟຟ້າອຸດສາຫະກໍາ | ແຮງດັນທີ່ແຕກຫັກສູງ, ຫຼຸດການສູນເສຍສະຫຼັບ |
| RF & 5G | ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງຂອງສະຖານີຖານ, ອົງປະກອບຂອງຄື້ນ millimeter | ກາຝາກຕ່ໍາ, ສະຫນັບສະຫນູນການດໍາເນີນງານລະດັບ GHz |
| ເຊັນເຊີ MEMS | ເຊັນເຊີຄວາມກົດດັນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຸນແຮງ, MEMS ຊັ້ນນໍາທາງ | ສະຖຽນລະພາບຄວາມຮ້ອນສູງ, ທົນທານຕໍ່ລັງສີ |
| ການບິນ ແລະການປ້ອງກັນ | ການສື່ສານຜ່ານດາວທຽມ, ໂມດູນພະລັງງານ avionics | ຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືໃນອຸນຫະພູມທີ່ຮ້າຍກາດແລະການສໍາຜັດລັງສີ |
| ຕາຂ່າຍອັດສະລິຍະ | ເຄື່ອງແປງ HVDC, ເຄື່ອງຕັດວົງຈອນຂອງສະພາບແຂງ | insulation ສູງຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍພະລັງງານ |
| Optoelectronics | LEDs UV, substrates laser | ຄຸນນະພາບຂອງ crystalline ສູງສະຫນັບສະຫນູນການປ່ອຍແສງສະຫວ່າງປະສິດທິພາບ |
ການຜະລິດ 4H-SiCOI
ການຜະລິດ wafers 4H-SiCOI ແມ່ນບັນລຸໄດ້ຂະບວນການເຊື່ອມ wafer ແລະ thinning, ເຮັດໃຫ້ການໂຕ້ຕອບ insulating ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງແລະຊັ້ນ SiC ທີ່ບໍ່ມີຂໍ້ບົກພ່ອງ.
-
a: Schematic of the 4H-SiCOI material platform fabrication.
-
b: ຮູບພາບຂອງ wafer 4H-SiCOI ຂະຫນາດ 4 ນິ້ວໂດຍໃຊ້ການຜູກມັດແລະບາງໆ; ໝາຍເຂດຂໍ້ບົກພ່ອງແລ້ວ.
-
c: ລັກສະນະຄວາມເປັນເອກະພາບຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນຍ່ອຍ 4H-SiCOI.
-
d: ຮູບພາບ optical ຂອງ 4H-SiCOI ຕາຍ.
-
e: ການໄຫຼຂອງຂະບວນການສໍາລັບການ fabricating a SiC microdisk resonator.
-
f: SEM ຂອງ resonator microdisk ສໍາເລັດ.
-
g: ຂະຫຍາຍ SEM ສະແດງໃຫ້ເຫັນ sidewall resonator; inset AFM ສະແດງເຖິງຄວາມລຽບຂອງພື້ນຜິວນາໂນ.
-
h: SEM ພາກກາງສະແດງໃຫ້ເຫັນດ້ານເທິງທີ່ມີຮູບຊົງ parabolic.
FAQ ກ່ຽວກັບ SICOI Wafers
Q1: wafers SICOI ມີຂໍ້ໄດ້ປຽບຫຍັງຫຼາຍກວ່າ SiC wafers ແບບດັ້ງເດີມ?
A1: ບໍ່ເຫມືອນກັບ substrates SiC ມາດຕະຖານ, wafers SICOI ປະກອບມີຊັ້ນ insulating ທີ່ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຈຸຂອງແມ່ກາຝາກແລະກະແສການຮົ່ວໄຫຼ, ນໍາໄປສູ່ການປະສິດທິພາບສູງ, ການຕອບສະຫນອງຄວາມຖີ່ທີ່ດີກວ່າ, ແລະປະສິດທິພາບຄວາມຮ້ອນດີກວ່າ.
Q2: ຂະຫນາດ wafer ແມ່ນຫຍັງໂດຍທົ່ວໄປ?
A2: wafers SICOI ໄດ້ຖືກຜະລິດໂດຍທົ່ວໄປໃນຮູບແບບ 4 ນິ້ວ, 6 ນິ້ວ, ແລະ 8 ນິ້ວ, ທີ່ມີ SiC ທີ່ກໍາຫນົດເອງແລະຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ insulating ສາມາດໃຊ້ໄດ້ກັບຄວາມຕ້ອງການຂອງອຸປະກອນ.
Q3: ອຸດສາຫະກໍາໃດທີ່ໄດ້ຮັບຜົນປະໂຫຍດຫຼາຍທີ່ສຸດຈາກ SICOI wafers?
A3: ອຸດສາຫະກໍາທີ່ສໍາຄັນປະກອບມີເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານສໍາລັບຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ, ເອເລັກໂຕຣນິກ RF ສໍາລັບເຄືອຂ່າຍ 5G, MEMS ສໍາລັບເຊັນເຊີທາງອາກາດ, ແລະ optoelectronics ເຊັ່ນ UV LEDs.
Q4: ຊັ້ນ insulating ປັບປຸງປະສິດທິພາບອຸປະກອນແນວໃດ?
A4: ແຜ່ນ insulating (SiO₂ ຫຼື Si₃N₄) ປ້ອງກັນການຮົ່ວໄຫຼຂອງປະຈຸບັນແລະຫຼຸດຜ່ອນການເວົ້າຂ້າມໄຟຟ້າ, ເຮັດໃຫ້ຄວາມທົນທານຂອງແຮງດັນສູງ, ການສະຫຼັບປະສິດທິພາບຫຼາຍ, ແລະຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍຄວາມຮ້ອນ.
Q5: wafers SICOI ເຫມາະສົມກັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງບໍ?
A5: ແມ່ນແລ້ວ, ມີການນໍາຄວາມຮ້ອນສູງແລະຄວາມຕ້ານທານເກີນ 500 ° C, wafers SICOI ຖືກອອກແບບມາເພື່ອເຮັດວຽກທີ່ຫນ້າເຊື່ອຖືພາຍໃຕ້ຄວາມຮ້ອນທີ່ຮຸນແຮງແລະໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຸນແຮງ.
Q6: SICOI wafers ສາມາດປັບແຕ່ງໄດ້ບໍ?
A6: ຢ່າງແທ້ຈິງ. ຜູ້ຜະລິດສະເຫນີການອອກແບບທີ່ເຫມາະສົມກັບຄວາມຫນາສະເພາະ, ລະດັບ doping, ແລະການປະສົມ substrate ເພື່ອຕອບສະຫນອງການຄົ້ນຄວ້າທີ່ຫຼາກຫຼາຍແລະຄວາມຕ້ອງການອຸດສາຫະກໍາ.
