SiCOI වේෆර් 4 අඟල් 6 අඟල් HPSI SiC SiO2 Si උපඅට්‍රේට් ව්‍යුහය

කෙටි විස්තරය:

මෙම පත්‍රිකාව සිලිකන් කාබයිඩ්-ඔන්-ඉන්සියුලේටර් (SiCOI) වේෆර් පිළිබඳ සවිස්තරාත්මක දළ විශ්ලේෂණයක් ඉදිරිපත් කරයි, විශේෂයෙන් සිලිකන් (Si) උපස්ථර මත සිලිකන් ඩයොක්සයිඩ් (SiO₂) පරිවාරක ස්ථරවලට බන්ධනය කර ඇති අධි-පිරිසිදු අර්ධ-පරිවාරක (HPSI) සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC) ස්ථර සහිත අඟල් 4 සහ 6 උපස්ථර කෙරෙහි අවධානය යොමු කරයි. SiCOI ව්‍යුහය SiC හි සුවිශේෂී විද්‍යුත්, තාප සහ යාන්ත්‍රික ගුණාංග ඔක්සයිඩ් ස්ථරයේ විද්‍යුත් හුදකලා ප්‍රතිලාභ සහ සිලිකන් උපස්ථරයේ යාන්ත්‍රික සහාය සමඟ ඒකාබද්ධ කරයි. HPSI SiC භාවිතා කිරීම උපස්ථර සන්නායකතාවය අවම කිරීමෙන් සහ පරපෝෂිත පාඩු අඩු කිරීමෙන් උපාංග ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කරයි, මෙම වේෆර් අධි-බල, අධි-සංඛ්‍යාත සහ අධි-උෂ්ණත්ව අර්ධ සන්නායක යෙදුම් සඳහා වඩාත් සුදුසු වේ. මෙම බහු ස්ථර වින්‍යාසයේ නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලිය, ද්‍රව්‍ය ලක්ෂණ සහ ව්‍යුහාත්මක වාසි සාකච්ඡා කරනු ලබන අතර, ඊළඟ පරම්පරාවේ බල ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ සහ ක්ෂුද්‍ර විද්‍යුත් යාන්ත්‍රික පද්ධති (MEMS) සඳහා එහි අදාළත්වය අවධාරණය කරයි. මෙම අධ්‍යයනය මගින් අඟල් 4 සහ අඟල් 6 SiCOI වේෆර්වල ගුණාංග සහ විභව යෙදුම් සංසන්දනය කරන අතර, දියුණු අර්ධ සන්නායක උපාංග සඳහා පරිමාණය සහ ඒකාබද්ධ කිරීමේ අපේක්ෂාවන් ඉස්මතු කරයි.

අපට විද්‍යුත් තැපෑල එවන්න

විශේෂාංග

SiCOI වේෆර් ව්‍යුහය

HPB (ඉහළ කාර්ය සාධන බන්ධන) BIC (බන්ධිත ඒකාබද්ධ පරිපථය) සහ SOD (සිලිකන්-දියමන්ති-මත හෝ සිලිකන්-මත-පරිවාරක-වැනි තාක්ෂණය). එයට ඇතුළත් වන්නේ:

කාර්ය සාධන මිනුම්:

නිරවද්‍යතාවය, දෝෂ වර්ග (උදා: "දෝෂයක් නැත," "අගය දුර") සහ ඝණකම මිනුම් (උදා: "සෘජු-ස්ථර ඝණකම/kg") වැනි පරාමිතීන් ලැයිස්තුගත කරයි.

"ADDR/SYGBDT," "10/0," යනාදී මාතෘකා යටතේ සංඛ්‍යාත්මක අගයන් (සමහර විට පර්යේෂණාත්මක හෝ ක්‍රියාවලි පරාමිතීන්) සහිත වගුවක්.

ස්ථර ඝණකම දත්ත:

"L1 ඝණකම (A)" සිට "L270 ඝණකම (A)" දක්වා ලේබල් කරන ලද පුළුල් පුනරාවර්තන ඇතුළත් කිරීම් (Ångströms හි, 1 Å = 0.1 nm විය හැකිය).

උසස් අර්ධ සන්නායක වේෆර්වල සාමාන්‍ය, එක් එක් ස්ථරය සඳහා නිශ්චිත ඝණකම පාලනයක් සහිත බහු ස්ථර ව්‍යුහයක් යෝජනා කරයි.

SiCOI වේෆර් ව්‍යුහය

SiCOI (සිලිකන් කාබයිඩ් මත පරිවාරකය) යනු සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC) පරිවාරක තට්ටුවක් සමඟ ඒකාබද්ධ කරන විශේෂිත වේෆර් ව්‍යුහයකි, එය SOI (සිලිකන්-මත-පරිවාරකය) හා සමාන නමුත් අධි බලැති/අධි උෂ්ණත්ව යෙදුම් සඳහා ප්‍රශස්තිකරණය කර ඇත. ප්‍රධාන ලක්ෂණ:

ස්ථර සංයුතිය:

ඉහළ ස්ථරය: ඉහළ ඉලෙක්ට්‍රෝන සංචලනය සහ තාප ස්ථායිතාව සඳහා තනි-ස්ඵටික සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC).

තැන්පත් කරන ලද පරිවාරකය: සාමාන්‍යයෙන් SiO₂ (ඔක්සයිඩ්) හෝ දියමන්ති (SOD තුළ) පරපෝෂිත ධාරිතාව අඩු කිරීමට සහ හුදකලාව වැඩි දියුණු කිරීමට.

පාදක උපස්ථරය: යාන්ත්‍රික සහාය සඳහා සිලිකන් හෝ බහු ස්ඵටික SiC

SiCOI වේෆර් වල ගුණාංග

විදුලි ගුණාංග පුළුල් කලාප පරතරය (4H-SiC සඳහා 3.2 eV): ඉහළ බිඳවැටීමේ වෝල්ටීයතාවයක් (>සිලිකන් වලට වඩා 10× වැඩි) සක්‍රීය කරයි. කාන්දු වන ධාරා අඩු කරයි, බල උපාංගවල කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කරයි.

ඉහළ ඉලෙක්ට්‍රෝන සංචලනය:~900 cm²/V·s (4H-SiC) එදිරිව ~1,400 cm²/V·s (Si), නමුත් වඩා හොඳ ඉහළ ක්ෂේත්‍ර කාර්ය සාධනයක්.

අඩු ප්‍රතිරෝධය:SiCOI-පාදක ට්‍රාන්සිස්ටර (උදා: MOSFET) අඩු සන්නායක පාඩු පෙන්නුම් කරයි.

විශිෂ්ට පරිවරණය:තැන්පත් කරන ලද ඔක්සයිඩ් (SiO₂) හෝ දියමන්ති ස්ථරය පරපෝෂිත ධාරිතාව සහ හරස්කඩ අවම කරයි.

තාප ගුණාංගඉහළ තාප සන්නායකතාවය:SiC (4H-SiC සඳහා ~490 W/m·K) එදිරිව Si (~150 W/m·K). දියමන්ති (පරිවාරකයක් ලෙස භාවිතා කරන්නේ නම්) 2,000 W/m·K ඉක්මවිය හැකි අතර, තාප විසර්ජනය වැඩි දියුණු කරයි.

තාප ස්ථායිතාව:>300°C (සිලිකන් සඳහා ~150°C ට සාපේක්ෂව) දී විශ්වාසදායක ලෙස ක්‍රියා කරයි. බල ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණවල සිසිලන අවශ්‍යතා අඩු කරයි.

3. යාන්ත්‍රික සහ රසායනික ගුණාංගඅධික දෘඪතාව (~9.5 Mohs): ඇඳීමට ඔරොත්තු දෙන අතර, කටුක පරිසරයන් සඳහා SiCOI කල් පවතින බවට පත් කරයි.

රසායනික නිෂ්ක්‍රීයතාව:ආම්ලික/ක්ෂාරීය තත්වයන් යටතේ වුවද ඔක්සිකරණයට සහ විඛාදනයට ප්‍රතිරෝධී වේ.

අඩු තාප ප්‍රසාරණය:අනෙකුත් ඉහළ උෂ්ණත්ව ද්‍රව්‍ය සමඟ හොඳින් ගැලපේ (උදා: GaN).

4. ව්‍යුහාත්මක වාසි (තොග SiC හෝ SOI වලට එරෙහිව)

අඩු කරන ලද උපස්ථර පාඩු:පරිවාරක තට්ටුව උපස්ථරයට ධාරාව කාන්දු වීම වළක්වයි.

වැඩිදියුණු කළ RF කාර්ය සාධනය:අඩු පරපෝෂිත ධාරිතාව වේගවත් මාරු කිරීමට ඉඩ සලසයි (5G/mmWave උපාංග සඳහා ප්‍රයෝජනවත්).

නම්‍යශීලී නිර්මාණය:තුනී SiC ඉහළ ස්ථරය ප්‍රශස්ත උපාංග පරිමාණය සඳහා ඉඩ සලසයි (උදා: ට්‍රාන්සිස්ටරවල අතිශය තුනී නාලිකා).

SOI සහ තොග SiC සමඟ සංසන්දනය කිරීම

දේපළ	සිකෝයි	SOI (Si/SiO₂/Si)	තොග SiC
බෑන්ඩ්ගැප්	3.2 eV (SiC)	1.1 eV (Si)	3.2 eV (SiC)
තාප සන්නායකතාවය	ඉහළ (SiC + දියමන්ති)	අඩු (SiO₂ තාප ප්‍රවාහය සීමා කරයි)	ඉහළ (SiC පමණි)
බිඳවැටීමේ වෝල්ටීයතාවය	ඉතා ඉහළයි	මධ්‍යස්ථ	ඉතා ඉහළයි
පිරිවැය	ඉහළ	පහළ	ඉහළම (පිරිසිදු SiC)

SiCOI වේෆර් වල යෙදුම්

බල ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ
SiCOI වේෆර් MOSFET, Schottky ඩයෝඩ සහ බල ස්විච වැනි අධි-වෝල්ටීයතා සහ අධි-බල අර්ධ සන්නායක උපාංගවල බහුලව භාවිතා වේ. SiC හි පුළුල් කලාප පරතරය සහ ඉහළ බිඳවැටීමේ වෝල්ටීයතාවය අඩු පාඩු සහ වැඩිදියුණු කළ තාප ක්‍රියාකාරිත්වය සමඟ කාර්යක්ෂම බල පරිවර්තනය සක්‍රීය කරයි.

ගුවන්විදුලි සංඛ්‍යාත (RF) උපාංග
SiCOI වේෆර්වල ඇති පරිවාරක ස්ථරය පරපෝෂිත ධාරිතාව අඩු කරයි, එමඟින් විදුලි සංදේශ, රේඩාර් සහ 5G තාක්ෂණයන්හි භාවිතා වන අධි-සංඛ්‍යාත ට්‍රාන්සිස්ටර සහ ඇම්ප්ලිෆයර් සඳහා ඒවා සුදුසු වේ.

ක්ෂුද්‍ර විද්‍යුත් යාන්ත්‍රික පද්ධති (MEMS)
SiC හි රසායනික නිෂ්ක්‍රීයතාවය සහ යාන්ත්‍රික ශක්තිය හේතුවෙන් කටුක පරිසරවල විශ්වාසදායක ලෙස ක්‍රියාත්මක වන MEMS සංවේදක සහ ක්‍රියාකාරක නිෂ්පාදනය සඳහා SiCOI වේෆර් ශක්තිමත් වේදිකාවක් සපයයි.

අධි-උෂ්ණත්ව ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ
සාම්ප්‍රදායික සිලිකන් උපාංග අසමත් වන මෝටර් රථ, අභ්‍යවකාශ සහ කාර්මික යෙදුම් සඳහා ප්‍රතිලාභ ලබා දෙමින්, ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී කාර්ය සාධනය සහ විශ්වසනීයත්වය පවත්වා ගන්නා ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ SiCOI සක්‍රීය කරයි.

ෆෝටෝනික් සහ දෘෂ්ටි ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග
SiC හි දෘශ්‍ය ගුණාංග සහ පරිවාරක ස්ථරයේ සංයෝජනය මඟින් ෆෝටෝනික් පරිපථ ඒකාබද්ධ කිරීම සහ වැඩිදියුණු කළ තාප කළමනාකරණය පහසු කරයි.

විකිරණ-දැඩි ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ
SiC හි ආවේණික විකිරණ ඉවසීම නිසා, SiCOI වේෆර් ඉහළ විකිරණ පරිසරයන්ට ඔරොත්තු දෙන උපාංග අවශ්‍ය වන අභ්‍යවකාශ සහ න්‍යෂ්ටික යෙදුම් සඳහා වඩාත් සුදුසු වේ.

SiCOI වේෆර්ගේ ප්‍රශ්නෝත්තර

Q1: SiCOI වේෆරයක් යනු කුමක්ද?

A: SiCOI යනු සිලිකන් කාබයිඩ්-ඔන්-ඉන්සියුලේටරයයි. එය අර්ධ සන්නායක වේෆර් ව්‍යුහයක් වන අතර එහිදී සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC) තුනී ස්ථරයක් සිලිකන් උපස්ථරයකින් ආධාරක වන පරිවාරක තට්ටුවකට (සාමාන්‍යයෙන් සිලිකන් ඩයොක්සයිඩ්, SiO₂) බන්ධනය වේ. මෙම ව්‍යුහය SiC හි විශිෂ්ට ගුණාංග පරිවාරකයෙන් විද්‍යුත් හුදකලාව සමඟ ඒකාබද්ධ කරයි.

Q2: SiCOI වේෆර් වල ප්‍රධාන වාසි මොනවාද?

A: ප්‍රධාන වාසි අතර ඉහළ බිඳවැටීමේ වෝල්ටීයතාවය, පුළුල් කලාප පරතරය, විශිෂ්ට තාප සන්නායකතාවය, උසස් යාන්ත්‍රික දෘඪතාව සහ පරිවාරක ස්ථරයට ස්තූතිවන්ත වන පරපෝෂිත ධාරිතාව අඩු වීම ඇතුළත් වේ. මෙය උපාංගයේ ක්‍රියාකාරිත්වය, කාර්යක්ෂමතාව සහ විශ්වසනීයත්වය වැඩිදියුණු කිරීමට හේතු වේ.

Q3: SiCOI වේෆර් වල සාමාන්‍ය යෙදුම් මොනවාද?

A: ඒවා බල ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ, අධි-සංඛ්‍යාත RF උපාංග, MEMS සංවේදක, අධි-උෂ්ණත්ව ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ, ෆෝටෝනික් උපාංග සහ විකිරණ-දැඩි කළ ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණවල භාවිතා වේ.