SiC-on Insulator SiCOI Substrat Konduktivitas Termal Tinggi Bandgap lebar

Memperkenalkan

Silicon Carbide on Insulator (SiCOI) film tipis adalah bahan komposit inovatif, biasanya diproduksi dengan mendepositkan kristal tunggal, berkualitas tinggi silikon karbida (SiC) lapisan tipis (500 ¢ 600 nm,tergantung pada aplikasi khusus) pada substrat silikon dioksida (SiO2)SiC terkenal dengan konduktivitas termalnya yang luar biasa, tegangan pemecahan yang tinggi, dan ketahanan kimia yang luar biasa.bahan ini dapat secara bersamaan memenuhi persyaratan menuntut dari daya tinggi, aplikasi frekuensi tinggi, dan suhu tinggi.
                                                               

Prinsip

Pembuatan film tipis SiCOI dapat dicapai dengan menggunakan proses yang kompatibel dengan CMOS seperti pemotongan ion dan ikatan, sehingga memungkinkan integrasi yang mulus dengan sirkuit elektronik yang ada.

Proses pemotongan ion
Salah satu prosesnya didasarkan pada pemotongan ion (Smart Cut) dan transfer lapisan SiC, diikuti oleh ikatan wafer.Teknik ini telah diterapkan pada produksi skala besar wafer silikon-on-isolator (SOI)Namun, dalam aplikasi SiC, implantasi ion dapat menimbulkan kerusakan yang tidak dapat dipulihkan dengan penggilingan termal, yang mengakibatkan kerugian yang berlebihan pada struktur fotonik.Penggilingan termal suhu tinggi melebihi 1000°C tidak selalu kompatibel dengan persyaratan proses tertentu.

 
Untuk mengatasi masalah ini, teknik penggilingan dan polishing mekanik kimia (CMP) dapat digunakan untuk langsung menipiskan tumpukan SiC/SiO2 - Si yang terikat hingga < 1 μm, mencapai permukaan yang halus.Pengecilan lebih lanjut dapat dicapai melalui etching ion reaktif (RIE), yang meminimalkan kerugian dalam struktur SiCOI. Selain itu, CMP yang dibantu oksidasi basah telah terbukti secara efektif mengurangi kekasaran permukaan dan kerugian penyebaran,sedangkan penggilingan suhu tinggi dapat lebih mengoptimalkan kualitas wafer.
                                                                 

Teknologi Ikatan Wafer
Metode persiapan lainnya adalah teknologi ikatan wafer,yang melibatkan penerapan tekanan antara wafer silikon karbida (SiC) dan wafer silikon (Si) dan menggunakan lapisan termal oksidasi dari kedua wafer untuk ikatanNamun, lapisan oksidasi termal SiC dapat menyebabkan cacat lokal pada antarmuka SiC-oksida. Kecacatan ini dapat menyebabkan peningkatan kerugian optik atau pembentukan perangkap muatan.Selain itu, lapisan silikon dioksida pada SiC biasanya disiapkan oleh plasma yang ditingkatkan deposit uap kimia (PECVD), dan proses ini juga dapat menyebabkan masalah struktural tertentu.

 
Untuk mengatasi tantangan di atas, proses manufaktur chip 3C - SiCOI baru telah diusulkan yang mengadopsi proses ikatan anodik dikombinasikan dengan kaca borosilikat,sehingga mempertahankan semua fungsi silikon micromachining / CMOS dan SiC fotonikSelain itu, amorf SiC juga dapat langsung disimpan pada wafer SiO2/Si oleh PECVD atau sputtering, sehingga mencapai integrasi proses yang disederhanakan.Semua metode ini sepenuhnya kompatibel dengan proses CMOS, lebih mempromosikan aplikasi SiCOI di bidang fotonik.
                                                                                 

Keuntungan
Dibandingkan dengan platform material yang ada dari silikon-on-isolator (SOI), silikon nitride (SiN), dan lithium niobate-on-isolator (LNOI),platform material SiCOI menunjukkan keuntungan yang signifikan dalam aplikasi optik dan muncul sebagai platform material generasi berikutnya untuk teknologi kuantumKeuntungan spesifiknya adalah sebagai berikut:

• Ini menunjukkan transparansi yang sangat baik dalam rentang panjang gelombang dari sekitar 400 nm hingga sekitar 5000 nm dan mencapai kinerja yang luar biasa dengan kehilangan gelombang kurang dari 1 dB / cm.
• Ini mendukung beberapa fungsi seperti modulasi elektro-optik, switching termal, dan tuning frekuensi.
• Ini menunjukkan generasi harmonik kedua dan karakteristik optik nonlinear lainnya dan dapat berfungsi sebagai platform sumber foton tunggal berdasarkan pusat warna.

 
Aku tidak tahu.Aplikasi

Selain itu, SiCOI menggabungkan keuntungan karbida silikon (SiC) dalam konduktivitas termal yang tinggi dan tegangan pemecahan yang tinggi dengan sifat isolasi listrik yang baik dari isolator,dan meningkatkan sifat optik dari wafer SiC asliHal ini banyak digunakan dalam bidang teknologi tinggi seperti fotonik terintegrasi, optik kuantum, dan perangkat daya.Para peneliti telah mengembangkan sejumlah besar komponen fotonik berkualitas tinggi, termasuk pemandu gelombang linier, resonator microring, pemandu gelombang kristal fotonik, resonator microdisk, modulator elektro-optik, interferometer Mach - Zehnder (MZI), dan splitter sinar.Komponen ini memiliki kerugian rendah dan kinerja tinggi, memberikan dasar teknis yang kuat untuk komunikasi kuantum, komputasi fotonik, dan perangkat daya frekuensi tinggi.
 
 
Silicon Carbide on Insulator (SiCOI) film tipis adalah bahan komposit inovatif, biasanya diproduksi dengan mendepositkan kristal tunggal, berkualitas tinggi silikon karbida (SiC) lapisan tipis (500 ¢ 600 nm,tergantung pada aplikasi khusus) pada substrat silikon dioksida (SiO2)SiC terkenal dengan konduktivitas termalnya yang luar biasa, tegangan pemecahan yang tinggi, dan ketahanan kimia yang luar biasa.bahan ini dapat secara bersamaan memenuhi persyaratan menuntut dari daya tinggi, aplikasi frekuensi tinggi, dan suhu tinggi.
 
                                                      
 

Pertanyaan dan Jawaban

Q1: Apa perbedaan antara SICOI dan perangkat SiC-on-Si tradisional?
A:Substrat isolasi SICOI (misalnya, Al2O3) menghilangkan kapasitansi parasit dan arus kebocoran dari substrat silikon sambil menghindari cacat yang disebabkan oleh ketidakcocokan kisi.Hal ini menghasilkan keandalan perangkat yang superior dan kinerja frekuensi.
 
Q2: Bisakah Anda memberikan contoh aplikasi SICOI dalam elektronik otomotif?
Aku tidak tahu.A:Inverter Tesla Model 3 menggunakan SiC MOSFET. Perangkat berbasis SICOI di masa depan dapat lebih meningkatkan kepadatan daya dan kisaran suhu operasi.
 
Q3: Apa keuntungan dari SICOI dibandingkan dengan SOI (silikon-on-insulator)?
Aku tidak tahu.A:

• Aku tidak tahu.Kinerja material:Bandgap SICOI yang luas memungkinkan operasi pada daya dan suhu yang lebih tinggi, sedangkan SOI dibatasi oleh efek pembawa panas.
• Kinerja optik:SICOI mencapai kerugian gelombang <1 dB/cm, jauh lebih rendah dari SOI ~3 dB/cm, membuatnya cocok untuk fotonik frekuensi tinggi.
• Aku tidak tahu.Ekspansi Fungsional:SICOI mendukung optik nonlinier (misalnya, generasi harmonik kedua), sementara SOI terutama mengandalkan efek optik linier.

 
Produk terkait