SICOI (piikarbidi eristeellä) kiekot SiC-kalvo piillä

Lyhyt kuvaus:

Piikarbidi eristeellä (SICOI) -kiekot ovat seuraavan sukupolven puolijohdesubstraatteja, jotka yhdistävät piikarbidin (SiC) erinomaiset fysikaaliset ja elektroniset ominaisuudet eristävän puskurikerroksen, kuten piidioksidin (SiO₂) tai piinitridin (Si₃N₄), erinomaisiin sähköeristysominaisuuksiin. Tyypillinen SICOI-kiekko koostuu ohuesta epitaksiaalisesta piikarbidikerroksesta, välissä olevasta eristyskalvosta ja tukevasta pohja-alustasta, joka voi olla joko piitä tai piikarbidia.

Lähetä meille sähköpostia

Ominaisuudet

Yksityiskohtainen kaavio

Piikarbidieristeiden (SICOI) kiekkojen käyttöönotto

Tämä hybridirakenne on suunniteltu vastaamaan suuritehoisten, korkeataajuisten ja korkean lämpötilan elektronisten laitteiden tiukkoihin vaatimuksiin. Eristävän kerroksen avulla SICOI-kiekot minimoivat loiskapasitanssin ja vaimentavat vuotovirtoja, mikä varmistaa korkeammat toimintataajuudet, paremman hyötysuhteen ja paremman lämmönhallinnan. Nämä edut tekevät niistä erittäin arvokkaita esimerkiksi sähköajoneuvoissa, 5G-tietoliikenneinfrastruktuurissa, ilmailu- ja avaruusjärjestelmissä, edistyneessä radiotaajuuselektroniikassa ja MEMS-anturiteknologioissa.

SICOI-kiekkojen tuotantoperiaate

SICOI-kiekot (piikarbidi eristeellä) valmistetaan edistyneellä menetelmälläkiekkojen liimaus- ja ohennusprosessi:

SiC-substraatin kasvu– Donormateriaaliksi valmistetaan korkealaatuinen yksikiteinen piikarbidilevy (4H/6H).
Eristävä kerrospinnoitus– Kantajalevylle (Si tai SiC) muodostetaan eristävä kalvo (SiO₂ tai Si₃N₄).
Kiekkojen liimaus– Piikarbidikiekko ja kantajakiekko liimataan yhteen korkeassa lämpötilassa tai plasma-avusteisesti.
Ohennus ja kiillotus– Piikarbididilevyä ohennetaan muutaman mikrometrin paksuiseksi ja kiillotetaan atomaarisesti sileän pinnan saavuttamiseksi.
Lopputarkastus– Valmiin SICOI-kiekon paksuuden tasaisuus, pinnan karheus ja eristysominaisuudet testataan.

Tämän prosessin kauttaohut aktiivinen piikarbidikerrosjolla on erinomaiset sähköiset ja lämpöominaisuudet, yhdistetään eristävään kalvoon ja tukialustaan, mikä luo tehokkaan alustan seuraavan sukupolven teho- ja radiotaajuuslaitteille.

SICOI-kiekkojen tärkeimmät edut

Ominaisuusluokka	Tekniset ominaisuudet	Ydinedut
Materiaalirakenne	4H/6H-SiC-aktiivinen kerros + eristävä kalvo (SiO₂/Si₃N₄) + Si tai SiC-kantaja	Saavuttaa vahvan sähköisen eristyksen, vähentää loishäiriöitä
Sähköiset ominaisuudet	Korkea läpilyöntilujuus (>3 MV/cm), pieni dielektrinen häviö	Optimoitu korkeajännitteiseen ja korkeataajuiseen käyttöön
Lämpöominaisuudet	Lämmönjohtavuus jopa 4,9 W/cm·K, vakaa yli 500 °C:ssa	Tehokas lämmönpoisto, erinomainen suorituskyky kovissa lämpökuormissa
Mekaaniset ominaisuudet	Äärimmäinen kovuus (Mohs 9.5), alhainen lämpölaajenemiskerroin	Kestää rasitusta, pidentää laitteen käyttöikää
Pinnan laatu	Erittäin sileä pinta (Ra <0,2 nm)	Edistää virheetöntä epitaksiota ja luotettavaa laitteiden valmistusta
Eristys	Resistiivisyys >10¹⁴ Ω·cm, pieni vuotovirta	Luotettava toiminta RF- ja suurjänniteeristyssovelluksissa
Koko ja mukauttaminen	Saatavilla 4, 6 ja 8 tuuman muodoissa; piikarbidin paksuus 1–100 μm; eristys 0,1–10 μm	Joustava suunnittelu erilaisiin sovellusvaatimuksiin

Keskeiset sovellusalueet

Sovellussektori	Tyypillisiä käyttötapauksia	Suorituskyvyn edut
Tehoelektroniikka	Sähköautojen invertterit, latausasemat, teollisuussähkölaitteet	Korkea läpilyöntijännite, pienemmät kytkentähäviöt
RF- ja 5G-verkot	Tukiaseman tehovahvistimet, millimetriaaltokomponentit	Vähäinen loisongelma, tukee GHz-alueen toimintaa
MEMS-anturit	Vaativiin olosuhteisiin soveltuvat paineanturit, navigointiluokan MEMS-anturit	Korkea lämmönkestävyys, kestää säteilyä
Ilmailu ja puolustus	Satelliittiviestintä, avioniikan tehomoduulit	Luotettavuus äärimmäisissä lämpötiloissa ja säteilyaltistuksessa
Älykäs sähköverkko	HVDC-muuntimet, puolijohdekatkaisijat	Korkea eristys minimoi tehohäviöt
Optoelektroniikka	UV-LEDit, laseralustat	Korkea kiteinen laatu tukee tehokasta valonlähdettä

4H-SiCOI:n valmistus

4H-SiCOI-kiekkojen tuotanto saavutetaankiekkojen liimaus- ja ohennusprosessit, mikä mahdollistaa korkealaatuiset eristävät rajapinnat ja virheettömät piikarbidiaktiiviset kerrokset.

aKaaviokuva 4H-SiCOI-materiaalialustan valmistuksesta.
bKuva 4-tuumaisesta 4H-SiCOI-kiekosta, jossa on käytetty liimausta ja ohennusta; vika-alueet merkitty.
c4H-SiCOI-substraatin paksuuden tasaisuuden karakterisointi.
d: 4H-SiCOI-sirun optinen kuva.
eProsessikaavio piikarbidilevyresonaattorin valmistamiseksi.
fValmiin mikrolevyresonaattorin SEM-kuva.
gSuurennettu SEM-kuva, joka näyttää resonaattorin sivuseinän; AFM-kuvake kuvaa nanomittakaavan pinnan sileyttä.
hPoikkileikkauskuva SEM, joka havainnollistaa paraabelin muotoista yläpintaa.

Usein kysytyt kysymykset SICOI-kiekoista

K1: Mitä etuja SICOI-kiekoilla on perinteisiin piikarbidi-kiekkoihin verrattuna?
A1: Toisin kuin tavallisissa piikarbidialustoissa, SICOI-kiekoissa on eristävä kerros, joka vähentää loiskapasitanssia ja vuotovirtoja, mikä johtaa parempaan hyötysuhteeseen, parempaan taajuusvasteeseen ja erinomaiseen lämpöominaisuuksiin.

K2: Mitä kiekkokokoja on tyypillisesti saatavilla?
A2: SICOI-kiekkoja valmistetaan yleensä 4, 6 ja 8 tuuman muodoissa, ja saatavilla on räätälöityjä piikarbidi- ja eristekerroksen paksuuksia laitevaatimusten mukaan.

K3: Mitkä toimialat hyötyvät eniten SICOI-kiekoista?
A3: Keskeisiä toimialoja ovat sähköajoneuvojen tehoelektroniikka, 5G-verkkojen radiotaajuuselektroniikka, ilmailu- ja avaruussensoreiden MEMS sekä optoelektroniikka, kuten UV-LEDit.

K4: Miten eristävä kerros parantaa laitteen suorituskykyä?
A4: Eristävä kalvo (SiO₂ tai Si₃N₄) estää vuotovirran ja vähentää sähköistä ylikuulumista, mikä mahdollistaa paremman jännitekeston, tehokkaamman kytkennän ja pienemmän lämpöhäviön.

K5: Soveltuvatko SICOI-kiekot korkean lämpötilan sovelluksiin?
A5: Kyllä, SICOI-kiekkojen korkea lämmönjohtavuus ja yli 500 °C:n kestävyys tekevät niistä suunniteltuja toimimaan luotettavasti äärimmäisissä kuumuuksissa ja ankarissa ympäristöissä.

K6: Voidaanko SICOI-kiekkoja mukauttaa?
A6: Ehdottomasti. Valmistajat tarjoavat räätälöityjä malleja tietyille paksuuksille, seostuspitoisuuksille ja alustayhdistelmille vastatakseen erilaisiin tutkimus- ja teollisuustarpeisiin.

Edellinen: Timanttilangan leikkauskone piikarbidille | safiirille | kvartsille | lasille

Seuraavaksi: Monilankainen timanttisahauskone erittäin koville, hauraille piikarbidi-safiirimateriaaleille