SICOI (सिलिकॉन कार्बाइड ऑन इन्सुलेटर) वेफर्स SiC फिल्म ऑन सिलिकॉन
तपशीलवार आकृती
सिलिकॉन कार्बाइड ऑन इन्सुलेटर (SICOI) वेफर्सचा परिचय
सिलिकॉन कार्बाइड ऑन इन्सुलेटर (SICOI) वेफर्स हे पुढील पिढीतील सेमीकंडक्टर सब्सट्रेट्स आहेत जे सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) च्या उत्कृष्ट भौतिक आणि इलेक्ट्रॉनिक गुणधर्मांना सिलिकॉन डायऑक्साइड (SiO₂) किंवा सिलिकॉन नायट्राइड (Si₃N₄) सारख्या इन्सुलेटिंग बफर लेयरच्या उत्कृष्ट विद्युत अलगाव वैशिष्ट्यांसह एकत्रित करतात. एका सामान्य SICOI वेफरमध्ये एक पातळ एपिटॅक्सियल SiC लेयर, एक इंटरमीडिएट इन्सुलेटिंग फिल्म आणि एक सपोर्टिंग बेस सब्सट्रेट असतो, जो सिलिकॉन किंवा SiC असू शकतो.
ही हायब्रिड रचना उच्च-शक्ती, उच्च-फ्रिक्वेन्सी आणि उच्च-तापमान इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या कठोर मागण्या पूर्ण करण्यासाठी तयार केली गेली आहे. इन्सुलेटिंग लेयर समाविष्ट करून, SICOI वेफर्स परजीवी कॅपेसिटन्स कमी करतात आणि गळती करंट दाबतात, ज्यामुळे उच्च ऑपरेटिंग फ्रिक्वेन्सी, चांगली कार्यक्षमता आणि सुधारित थर्मल व्यवस्थापन सुनिश्चित होते. हे फायदे त्यांना इलेक्ट्रिक वाहने, 5G टेलिकम्युनिकेशन इन्फ्रास्ट्रक्चर, एरोस्पेस सिस्टम, प्रगत RF इलेक्ट्रॉनिक्स आणि MEMS सेन्सर तंत्रज्ञान यासारख्या क्षेत्रांमध्ये अत्यंत मौल्यवान बनवतात.
SICOI वेफर्सचे उत्पादन तत्व
SICOI (सिलिकॉन कार्बाइड ऑन इन्सुलेटर) वेफर्सची निर्मिती प्रगत तंत्रज्ञानाद्वारे केली जातेवेफर बाँडिंग आणि पातळ करण्याची प्रक्रिया:
-
SiC सब्सट्रेट वाढ- दाता सामग्री म्हणून उच्च-गुणवत्तेचा सिंगल-क्रिस्टल SiC वेफर (4H/6H) तयार केला जातो.
-
इन्सुलेटिंग लेयर डिपोझिशन– कॅरियर वेफर (Si किंवा SiC) वर एक इन्सुलेट फिल्म (SiO₂ किंवा Si₃N₄) तयार होते.
-
वेफर बाँडिंग- SiC वेफर आणि कॅरियर वेफर उच्च तापमान किंवा प्लाझ्मा सहाय्याने एकत्र जोडलेले असतात.
-
पातळ करणे आणि पॉलिश करणे- SiC डोनर वेफर काही मायक्रोमीटरपर्यंत पातळ केले जाते आणि अणुदृष्ट्या गुळगुळीत पृष्ठभाग मिळविण्यासाठी पॉलिश केले जाते.
-
अंतिम तपासणी- पूर्ण झालेल्या SICOI वेफरची जाडी एकरूपता, पृष्ठभागाची खडबडीतपणा आणि इन्सुलेशन कामगिरीसाठी चाचणी केली जाते.
या प्रक्रियेद्वारे, एकपातळ सक्रिय SiC थरउत्कृष्ट विद्युत आणि थर्मल गुणधर्मांसह, इन्सुलेटिंग फिल्म आणि सपोर्ट सब्सट्रेटसह एकत्रित केले जाते, ज्यामुळे पुढील पिढीच्या पॉवर आणि आरएफ उपकरणांसाठी उच्च-कार्यक्षमता प्लॅटफॉर्म तयार होतो.
SICOI वेफर्सचे प्रमुख फायदे
| वैशिष्ट्य श्रेणी | तांत्रिक वैशिष्ट्ये | मुख्य फायदे |
|---|---|---|
| साहित्य रचना | 4H/6H-SiC सक्रिय थर + इन्सुलेट फिल्म (SiO₂/Si₃N₄) + Si किंवा SiC वाहक | मजबूत विद्युत अलगाव साध्य करते, परजीवी हस्तक्षेप कमी करते |
| विद्युत गुणधर्म | उच्च ब्रेकडाउन ताकद (>3 MV/सेमी), कमी डायलेक्ट्रिक लॉस | उच्च-व्होल्टेज आणि उच्च-फ्रिक्वेन्सी ऑपरेशनसाठी ऑप्टिमाइझ केलेले |
| औष्णिक गुणधर्म | ४.९ W/cm·K पर्यंत औष्णिक चालकता, ५००°C पेक्षा जास्त स्थिर | प्रभावी उष्णता नष्ट होणे, कठोर थर्मल भाराखाली उत्कृष्ट कामगिरी |
| यांत्रिक गुणधर्म | अत्यंत कडकपणा (मोह्स ९.५), कमी थर्मल विस्तार गुणांक | ताणाविरुद्ध मजबूत, डिव्हाइसचे दीर्घायुष्य वाढवते |
| पृष्ठभागाची गुणवत्ता | अति-गुळगुळीत पृष्ठभाग (Ra <0.2 nm) | दोषमुक्त एपिटॅक्सी आणि विश्वासार्ह उपकरण निर्मितीला प्रोत्साहन देते |
| इन्सुलेशन | प्रतिरोधकता >१०¹⁴ Ω·सेमी, कमी गळती प्रवाह | आरएफ आणि उच्च-व्होल्टेज आयसोलेशन अनुप्रयोगांमध्ये विश्वसनीय ऑपरेशन |
| आकार आणि कस्टमायझेशन | ४, ६ आणि ८-इंच स्वरूपात उपलब्ध; SiC जाडी १-१०० μm; इन्सुलेशन ०.१-१० μm | वेगवेगळ्या अनुप्रयोग आवश्यकतांसाठी लवचिक डिझाइन |
मुख्य अनुप्रयोग क्षेत्रे
| अनुप्रयोग क्षेत्र | सामान्य वापर प्रकरणे | कामगिरीचे फायदे |
|---|---|---|
| पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स | ईव्ही इन्व्हर्टर, चार्जिंग स्टेशन, औद्योगिक वीज उपकरणे | उच्च ब्रेकडाउन व्होल्टेज, कमी स्विचिंग लॉस |
| आरएफ आणि ५जी | बेस स्टेशन पॉवर अॅम्प्लिफायर्स, मिलिमीटर-वेव्ह घटक | कमी परजीवी, GHz-श्रेणी ऑपरेशन्सना समर्थन देते |
| एमईएमएस सेन्सर्स | कठोर-पर्यावरण दाब सेन्सर्स, नेव्हिगेशन-ग्रेड MEMS | उच्च थर्मल स्थिरता, रेडिएशनला प्रतिरोधक |
| अवकाश आणि संरक्षण | उपग्रह संप्रेषण, एव्हिओनिक्स पॉवर मॉड्यूल | अति तापमान आणि रेडिएशनच्या संपर्कात विश्वासार्हता |
| स्मार्ट ग्रिड | एचव्हीडीसी कन्व्हर्टर, सॉलिड-स्टेट सर्किट ब्रेकर्स | उच्च इन्सुलेशनमुळे वीज कमी होते |
| ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स | यूव्ही एलईडी, लेसर सब्सट्रेट्स | उच्च स्फटिकासारखे गुणवत्ता कार्यक्षम प्रकाश उत्सर्जनास समर्थन देते |
4H-SiCOI चे उत्पादन
4H-SiCOI वेफर्सचे उत्पादन याद्वारे साध्य केले जातेवेफर बाँडिंग आणि पातळ करण्याच्या प्रक्रिया, उच्च-गुणवत्तेचे इन्सुलेट इंटरफेस आणि दोषमुक्त SiC सक्रिय स्तर सक्षम करणे.
-
a: 4H-SiCOI मटेरियल प्लॅटफॉर्म फॅब्रिकेशनची योजनाबद्ध रचना.
-
b: बाँडिंग आणि थिनिंग वापरणाऱ्या ४-इंच ४H-SiCOI वेफरची प्रतिमा; दोष क्षेत्रे चिन्हांकित.
-
c: 4H-SiCOI सब्सट्रेटची जाडी एकरूपता वैशिष्ट्यीकरण.
-
d: 4H-SiCOI डायची ऑप्टिकल प्रतिमा.
-
e: SiC मायक्रोडिस्क रेझोनेटर तयार करण्यासाठी प्रक्रिया प्रवाह.
-
f: पूर्ण झालेल्या मायक्रोडिस्क रेझोनेटरचा SEM.
-
g: रेझोनेटर साईडवॉल दाखवणारा वाढवलेला SEM; AFM इनसेट नॅनोस्केल पृष्ठभागाची गुळगुळीतता दर्शवितो.
-
h: पॅराबॉलिक-आकाराच्या वरच्या पृष्ठभागाचे चित्रण करणारा क्रॉस-सेक्शनल SEM.
SICOI वेफर्स बद्दल वारंवार विचारले जाणारे प्रश्न
प्रश्न १: पारंपारिक SiC वेफर्सपेक्षा SICOI वेफर्सचे कोणते फायदे आहेत?
A1: मानक SiC सब्सट्रेट्सच्या विपरीत, SICOI वेफर्समध्ये एक इन्सुलेट थर असतो जो परजीवी कॅपेसिटन्स आणि गळती प्रवाह कमी करतो, ज्यामुळे उच्च कार्यक्षमता, चांगली वारंवारता प्रतिसाद आणि उत्कृष्ट थर्मल कामगिरी होते.
प्रश्न २: सामान्यतः कोणते वेफर आकार उपलब्ध असतात?
A2: SICOI वेफर्स सामान्यतः 4-इंच, 6-इंच आणि 8-इंच स्वरूपात तयार केले जातात, ज्यामध्ये उपकरणाच्या आवश्यकतांनुसार कस्टमाइज्ड SiC आणि इन्सुलेटिंग लेयर जाडी उपलब्ध असते.
Q3: SICOI वेफर्सचा सर्वाधिक फायदा कोणत्या उद्योगांना होतो?
A3: प्रमुख उद्योगांमध्ये इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स, 5G नेटवर्कसाठी RF इलेक्ट्रॉनिक्स, एरोस्पेस सेन्सर्ससाठी MEMS आणि UV LEDs सारखे ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स यांचा समावेश आहे.
प्रश्न ४: इन्सुलेटिंग थर उपकरणाची कार्यक्षमता कशी सुधारतो?
A4: इन्सुलेटिंग फिल्म (SiO₂ किंवा Si₃N₄) विद्युत प्रवाह गळती रोखते आणि विद्युत क्रॉस-टॉक कमी करते, ज्यामुळे उच्च व्होल्टेज सहनशक्ती, अधिक कार्यक्षम स्विचिंग आणि उष्णता कमी होणे शक्य होते.
प्रश्न ५: उच्च-तापमानाच्या अनुप्रयोगांसाठी SICOI वेफर्स योग्य आहेत का?
A5: हो, उच्च थर्मल चालकता आणि 500°C पेक्षा जास्त प्रतिकारासह, SICOI वेफर्स अत्यंत उष्णतेमध्ये आणि कठोर वातावरणात विश्वसनीयरित्या कार्य करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत.
प्रश्न ६: SICOI वेफर्स कस्टमाइज करता येतात का?
A6: पूर्णपणे. उत्पादक विविध संशोधन आणि औद्योगिक गरजा पूर्ण करण्यासाठी विशिष्ट जाडी, डोपिंग पातळी आणि सब्सट्रेट संयोजनांसाठी तयार केलेले डिझाइन देतात.
