SICOI (Siliziumkarbid op Isolator) Waferen SiC Film OP Silizium
Detailéiert Diagramm
Aféierung vu Siliziumkarbid-op-Isolator-Wafers (SICOI)
Siliziumkarbid-op-Isolator-Wafers (SICOI) si Hallefleedersubstrater vun der nächster Generatioun, déi déi iwwerleeën physikalesch an elektronesch Eegeschafte vu Siliziumkarbid (SiC) mat den aussergewéinleche elektreschen Isolatiounseigenschaften vun enger isoléierender Pufferschicht, wéi Siliziumdioxid (SiO₂) oder Siliziumnitrid (Si₃N₄), integréieren. E typesche SICOI-Wafer besteet aus enger dënner epitaktischer SiC-Schicht, engem Zwëschenisolatiounsfilm an engem ënnerstëtzende Basissubstrat, deen entweder Silizium oder SiC ka sinn.
Dës Hybridstruktur ass entwéckelt fir den héijen Ufuerderunge vun elektroneschen Apparater mat héijer Leeschtung, héijer Frequenz an héijer Temperatur gerecht ze ginn. Duerch d'Integratioun vun enger isoléierender Schicht miniméieren d'SICOI-Waferen d'parasitär Kapazitéit an ënnerdrécken d'Leckstréim, wouduerch méi héich Betribsfrequenzen, eng besser Effizienz an e verbessert Wärmemanagement garantéiert ginn. Dës Virdeeler maachen se héich wäertvoll a Secteuren wéi Elektroautoen, 5G-Telekommunikatiounsinfrastruktur, Loftfaartsystemer, fortgeschratt HF-Elektronik an MEMS-Sensortechnologien.
Produktiounsprinzip vu SICOI-Waferen
SICOI (Siliziumkarbid op Isolator) Wafere ginn duerch en fortgeschrattene System hiergestallt.Waferbindung a Verdënnungsprozess:
-
SiC-Substratwuesstum– Als Donormaterial gëtt e qualitativ héichwäertege Single-Crystalline SiC-Wafer (4H/6H) virbereet.
-
Isoléierend Schichtoflagerung– Um Trägerwafer (Si oder SiC) gëtt eng isoléierend Film (SiO₂ oder Si₃N₄) geformt.
-
Wafer Bonding– De SiC-Wafer an de Trägerwafer sinn ënner héijer Temperatur oder Plasmahëllef zesummegebonnen.
-
Verdënnen & Poléieren– De SiC-Donorwafer gëtt op e puer Mikrometer verdënnt a poléiert, fir eng atomar glat Uewerfläch ze kréien.
-
Schlussinspektioun– De fäerdege SICOI-Wafer gëtt op Décktuniformitéit, Uewerflächenrauheet an Isolatiounsleistung getest.
Duerch dëse Prozess gëtt engdënn aktiv SiC-Schichtmat exzellenten elektreschen an thermeschen Eegeschafte gëtt mat engem isoléierende Film an engem Ënnerstëtzungssubstrat kombinéiert, wouduerch eng héich performant Plattform fir Energie- an HF-Geräter vun der nächster Generatioun entsteet.
Schlësselvirdeeler vu SICOI-Waferen
| Fonktiounskategorie | Technesch Charakteristiken | Kärvirdeeler |
|---|---|---|
| Materialstruktur | 4H/6H-SiC Aktivschicht + Isolatiounsfolie (SiO₂/Si₃N₄) + Si- oder SiC-Träger | Erreecht eng staark elektresch Isolatioun, reduzéiert parasitär Interferenzen |
| Elektresch Eegeschaften | Héich Duerchbrochstäerkt (>3 MV/cm), niddrege dielektresche Verloscht | Optiméiert fir Héichspannungs- a Héichfrequenzbetrieb |
| Thermesch Eegeschaften | Wärmeleitfäegkeet bis zu 4,9 W/cm·K, stabil iwwer 500°C | Effektiv Wärmeverdeelung, exzellent Leeschtung ënner haarde thermesche Belaaschtungen |
| Mechanesch Eegeschaften | Extrem Häert (Mohs 9.5), niddrege Koeffizient vun der thermescher Ausdehnung | Robust géint Stress, verbessert d'Liewensdauer vum Apparat |
| Uewerflächenqualitéit | Ultraglat Uewerfläch (Ra <0,2 nm) | Fërdert defektfräi Epitaxie a verlässlech Fabrikatioun vun Apparater |
| Isolatioun | Widderstand >10¹⁴ Ω·cm, niddrege Leckstroum | Zouverléissege Betrib an HF- an Héichspannungs-Isolatiounsapplikatiounen |
| Gréisst & Personnalisatioun | Verfügbar a Formater vu 4, 6 an 8 Zoll; SiC-Déckt 1–100 μm; Isolatioun 0,1–10 μm | Flexibelt Design fir verschidden Uwendungsufuerderungen |
Kär Uwendungsberäicher
| Applikatiounssektor | Typesch Benotzungsfäll | Leeschtungsvirdeeler |
|---|---|---|
| Leeschtungselektronik | EV-Inverter, Ladestationen, industriell Stroumversuergungsapparater | Héich Duerchschlagspannung, reduzéierte Schaltverloscht |
| RF & 5G | Basisstatiounsleistverstärker, Millimeterwellenkomponenten | Niddereg Parasitäritéit, ënnerstëtzt Operatiounen am GHz-Beräich |
| MEMS-Sensoren | Drocksensoren fir haart Ëmfeld, MEMS fir Navigatiounsqualitéit | Héich thermesch Stabilitéit, resistent géint Stralung |
| Loft- a Raumfaart & Verdeedegung | Satellittekommunikatioun, Avionik-Energiemoduler | Zouverlässegkeet bei extremen Temperaturen a Stralungsbelaaschtung |
| Smart Grid | HVDC-Konverter, Festkierper-Sicherungsschalter | Héich Isolatioun miniméiert Stroumverloscht |
| Optoelektronik | UV-LEDs, Lasersubstrater | Héich kristallin Qualitéit ënnerstëtzt effizient Liichtemissioun |
Fabrikatioun vu 4H-SiCOI
D'Produktioun vu 4H-SiCOI-Waferen gëtt duerchWaferbindungs- a Verdënnungsprozesser, wat héichqualitativ isoléierend Grenzflächen an defektfräi SiC-Aktivschichten erméiglecht.
-
aSchema vun der Fabrikatioun vun der 4H-SiCOI Materialplattform.
-
bBild vun engem 4-Zoll 4H-SiCOI-Wafer mat Hëllef vu Bonding an Verdënnung; Defektzonen markéiert.
-
cCharakteriséierung vun der Décktuniformitéit vum 4H-SiCOI-Substrat.
-
dOptesch Bild vun engem 4H-SiCOI-Chips.
-
eProzessablauf fir d'Fabrikatioun vun engem SiC-Mikrodiskresonator.
-
fSEM vun engem fäerdege Mikrodiskresonator.
-
gVergréissert SEM, dat d'Säitewand vum Resonator weist; AFM-Asaz weist d'Glattheet vun der Uewerfläch op Nanoskala.
-
hQuerschnitts-SEM, déi eng paraboleschfërmeg Uewerfläch illustréiert.
FAQ iwwer SICOI Waferen
Q1: Wat fir Virdeeler hunn SICOI-Waferen am Verglach mat traditionellen SiC-Waferen?
A1: Am Géigesaz zu Standard-SiC-Substrater enthalen SICOI-Waferen eng isoléierend Schicht, déi parasitär Kapazitéit a Leckstréim reduzéiert, wat zu enger méi héijer Effizienz, enger besserer Frequenzantwort an enger iwwerleeëner thermescher Leeschtung féiert.
Q2: Wéi eng Wafergréissten sinn typescherweis verfügbar?
A2: SICOI-Wafere ginn normalerweis a 4-Zoll-, 6-Zoll- an 8-Zoll-Formater produzéiert, mat personaliséierter SiC- an Isolatiounsschichtdicke jee no den Ufuerderunge vum Apparat.
Q3: Wéi eng Industrien profitéieren am meeschte vu SICOI-Waferen?
A3: Schlësselindustrien enthalen Energieelektronik fir Elektroautoen, HF-Elektronik fir 5G-Netzwierker, MEMS fir Loftfaartsensoren an Optoelektronik wéi UV-LEDs.
Q4: Wéi verbessert d'Isolatiounsschicht d'Leeschtung vum Apparat?
A4: Den Isolatiounsfilm (SiO₂ oder Si₃N₄) verhënnert Stroumleckage a reduzéiert elektresch Kräizung, wat eng méi héich Spannungsausdauer, e méi effiziente Schalten a reduzéierte Wärmeverloscht erméiglecht.
Q5: Sinn SICOI-Waferen fir Héichtemperaturapplikatiounen gëeegent?
A5: Jo, mat héijer thermescher Konduktivitéit an engem Widderstand iwwer 500°C sinn d'SICOI-Waferen entwéckelt fir zouverlässeg bei extremer Hëtzt an an haarden Ëmfeld ze funktionéieren.
Q6: Kënne SICOI-Waferen personaliséiert ginn?
A6: Absolut. Hiersteller bidden individuell Designen fir spezifesch Dicken, Dotierungsniveauen a Substratkombinatioune fir verschidden Fuerschungs- an Industriebedürfnisser gerecht ze ginn.










