SiCOI वेफर ४ इंच ६ इंच HPSI SiC SiO2 Si सबएट्रेट रचना

संक्षिप्त वर्णन:

हा पेपर सिलिकॉन कार्बाइड-ऑन-इन्सुलेटर (SiCOI) वेफर्सचा तपशीलवार आढावा सादर करतो, विशेषतः सिलिकॉन (Si) सब्सट्रेट्सच्या वर सिलिकॉन डायऑक्साइड (SiO₂) इन्सुलेटिंग लेयर्सवर बंधनकारक असलेल्या उच्च-शुद्धता अर्ध-इन्सुलेटिंग (HPSI) सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) लेयर्स असलेल्या 4-इंच आणि 6-इंच सब्सट्रेट्सवर लक्ष केंद्रित करतो. SiCOI रचना SiC च्या अपवादात्मक विद्युत, थर्मल आणि यांत्रिक गुणधर्मांना ऑक्साईड लेयरच्या विद्युत अलगाव फायद्यांसह आणि सिलिकॉन सब्सट्रेटच्या यांत्रिक समर्थनासह एकत्र करते. HPSI SiC चा वापर सब्सट्रेट वहन कमी करून आणि परजीवी नुकसान कमी करून डिव्हाइसची कार्यक्षमता वाढवते, ज्यामुळे हे वेफर्स उच्च-शक्ती, उच्च-फ्रिक्वेंसी आणि उच्च-तापमान सेमीकंडक्टर अनुप्रयोगांसाठी आदर्श बनतात. या मल्टीलेयर कॉन्फिगरेशनची फॅब्रिकेशन प्रक्रिया, मटेरियल वैशिष्ट्ये आणि स्ट्रक्चरल फायदे यावर चर्चा केली आहे, पुढील पिढीच्या पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स आणि मायक्रोइलेक्ट्रोमेकॅनिकल सिस्टम्स (MEMS) साठी त्याची प्रासंगिकता अधोरेखित करते. अभ्यासात 4-इंच आणि 6-इंच SiCOI वेफर्सच्या गुणधर्मांची आणि संभाव्य अनुप्रयोगांची तुलना देखील केली जाते, प्रगत सेमीकंडक्टर उपकरणांसाठी स्केलेबिलिटी आणि एकत्रीकरणाच्या शक्यतांवर प्रकाश टाकला जातो.

आम्हाला ईमेल पाठवा

वैशिष्ट्ये

SiCOI वेफरची रचना

एचपीबी (हाय-परफॉर्मन्स बाँडिंग) बीआयसी (बॉन्डेड इंटिग्रेटेड सर्किट) आणि एसओडी (सिलिकॉन-ऑन-डायमंड किंवा सिलिकॉन-ऑन-इन्सुलेटर-सारखी तंत्रज्ञान). त्यात समाविष्ट आहे:

कामगिरी मापदंड:

अचूकता, त्रुटी प्रकार (उदा., "कोणतीही त्रुटी नाही," "मूल्य अंतर"), आणि जाडी मोजमाप (उदा., "थेट-स्तर जाडी/किलो") सारखे पॅरामीटर्स सूचीबद्ध करते.

"ADDR/SYGBDT," "10/0," इत्यादी शीर्षकाखाली संख्यात्मक मूल्ये (शक्यतो प्रायोगिक किंवा प्रक्रिया पॅरामीटर्स) असलेली सारणी.

थर जाडी डेटा:

"L1 जाडी (A)" ते "L270 जाडी (A)" असे लेबल असलेल्या विस्तृत पुनरावृत्ती नोंदी (कदाचित Ångströms मध्ये, 1 Å = 0.1 nm).

प्रगत सेमीकंडक्टर वेफर्समध्ये वैशिष्ट्यपूर्ण, प्रत्येक थरासाठी अचूक जाडी नियंत्रणासह बहु-स्तरीय रचना सुचवते.

SiCOI वेफर स्ट्रक्चर

SiCOI (सिलिकॉन कार्बाइड ऑन इन्सुलेटर) ही एक विशेष वेफर रचना आहे जी सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) ला इन्सुलेटिंग थरासह एकत्रित करते, जे SOI (सिलिकॉन-ऑन-इन्सुलेटर) सारखेच असते परंतु उच्च-शक्ती/उच्च-तापमान अनुप्रयोगांसाठी अनुकूलित केले जाते. प्रमुख वैशिष्ट्ये:

थर रचना:

वरचा थर: उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता आणि थर्मल स्थिरतेसाठी सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन कार्बाइड (SiC).

पुरलेले इन्सुलेटर: सामान्यतः SiO₂ (ऑक्साइड) किंवा डायमंड (SOD मध्ये) परजीवी क्षमता कमी करण्यासाठी आणि अलगाव सुधारण्यासाठी.

बेस सब्सट्रेट: यांत्रिक आधारासाठी सिलिकॉन किंवा पॉलीक्रिस्टलाइन SiC

SiCOI वेफरचे गुणधर्म

विद्युत गुणधर्म वाइड बँडगॅप (4H-SiC साठी 3.2 eV): उच्च ब्रेकडाउन व्होल्टेज (> सिलिकॉनपेक्षा 10× जास्त) सक्षम करते. गळतीचे प्रवाह कमी करते, पॉवर उपकरणांमध्ये कार्यक्षमता सुधारते.

उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता:~९०० सेमी²/V·s (४H-SiC) विरुद्ध ~१,४०० सेमी²/V·s (Si), परंतु उच्च-क्षेत्र कामगिरी चांगली.

कमी प्रतिकार:SiCOI-आधारित ट्रान्झिस्टर (उदा., MOSFETs) कमी वाहक नुकसान दर्शवतात.

उत्कृष्ट इन्सुलेशन:पुरलेला ऑक्साईड (SiO₂) किंवा हिऱ्याचा थर परजीवी कॅपेसिटन्स आणि क्रॉसस्टॉक कमी करतो.

औष्णिक गुणधर्मउच्च औष्णिक चालकता: SiC (~४९० W/m·K साठी ४H-SiC) विरुद्ध Si (~१५० W/m·K). हिरा (जर इन्सुलेटर म्हणून वापरला तर) २००० W/m·K पेक्षा जास्त असू शकतो, ज्यामुळे उष्णता नष्ट होते.

औष्णिक स्थिरता:>३००°C वर विश्वसनीयरित्या कार्य करते (सिलिकॉनसाठी ~१५०°C विरुद्ध). पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये थंड होण्याची आवश्यकता कमी करते.

३. यांत्रिक आणि रासायनिक गुणधर्मअत्यंत कडकपणा (~९.५ मोह्स): झीज होण्यास प्रतिकार करते, ज्यामुळे कठोर वातावरणात SiCOI टिकाऊ बनते.

रासायनिक जडत्व:आम्लयुक्त/क्षारीय परिस्थितीतही ऑक्सिडेशन आणि गंज यांना प्रतिकार करते.

कमी औष्णिक विस्तार:इतर उच्च-तापमानाच्या पदार्थांशी (उदा., GaN) चांगले जुळते.

४. स्ट्रक्चरल फायदे (वि. बल्क SiC किंवा SOI)

कमी झालेले सब्सट्रेट नुकसान:इन्सुलेटिंग थर सब्सट्रेटमध्ये विद्युत प्रवाह गळती रोखतो.

सुधारित आरएफ कामगिरी:कमी परजीवी क्षमता जलद स्विचिंग सक्षम करते (5G/mmWave उपकरणांसाठी उपयुक्त).

लवचिक डिझाइन:पातळ SiC वरचा थर ऑप्टिमाइझ केलेल्या डिव्हाइस स्केलिंगला अनुमती देतो (उदा., ट्रान्झिस्टरमधील अल्ट्रा-थिन चॅनेल).

SOI आणि बल्क SiC शी तुलना

मालमत्ता	सिकोआय	SOI (Si/SiO₂/Si)	मोठ्या प्रमाणात SiC
बँडगॅप	३.२ eV (SiC)	१.१ eV (Si)	३.२ eV (SiC)
औष्णिक चालकता	उच्च (SiC + डायमंड)	कमी (SiO₂ उष्णता प्रवाह मर्यादित करते)	उच्च (फक्त SiC)
ब्रेकडाउन व्होल्टेज	खूप उंच	मध्यम	खूप उंच
खर्च	उच्च	खालचा	सर्वोच्च (शुद्ध SiC)

SiCOI वेफरचे अनुप्रयोग

पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स
SiCOI वेफर्सचा वापर MOSFETs, Schottky डायोड्स आणि पॉवर स्विच सारख्या उच्च-व्होल्टेज आणि उच्च-शक्तीच्या अर्धसंवाहक उपकरणांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. SiC चा विस्तृत बँडगॅप आणि उच्च ब्रेकडाउन व्होल्टेज कमी नुकसान आणि वाढीव थर्मल कामगिरीसह कार्यक्षम पॉवर रूपांतरण सक्षम करतो.

रेडिओ फ्रिक्वेन्सी (आरएफ) उपकरणे
SiCOI वेफर्समधील इन्सुलेटिंग थर परजीवी कॅपेसिटन्स कमी करतो, ज्यामुळे ते दूरसंचार, रडार आणि 5G तंत्रज्ञानामध्ये वापरल्या जाणाऱ्या उच्च-फ्रिक्वेन्सी ट्रान्झिस्टर आणि अॅम्प्लिफायर्ससाठी योग्य बनतात.

मायक्रोइलेक्ट्रोमेकॅनिकल सिस्टीम्स (MEMS)
SiCOI वेफर्स MEMS सेन्सर्स आणि अ‍ॅक्च्युएटर्स तयार करण्यासाठी एक मजबूत प्लॅटफॉर्म प्रदान करतात जे SiC च्या रासायनिक जडत्व आणि यांत्रिक सामर्थ्यामुळे कठोर वातावरणात विश्वसनीयरित्या कार्य करतात.

उच्च-तापमान इलेक्ट्रॉनिक्स
SiCOI इलेक्ट्रॉनिक्सना सक्षम करते जे उच्च तापमानात कार्यक्षमता आणि विश्वासार्हता राखते, ज्यामुळे ऑटोमोटिव्ह, एरोस्पेस आणि औद्योगिक अनुप्रयोगांना फायदा होतो जिथे पारंपारिक सिलिकॉन उपकरणे अयशस्वी होतात.

फोटोनिक आणि ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणे
SiC च्या ऑप्टिकल गुणधर्मांचे आणि इन्सुलेटिंग थराचे संयोजन वर्धित थर्मल व्यवस्थापनासह फोटोनिक सर्किट्सचे एकत्रीकरण सुलभ करते.

रेडिएशन-कठोर इलेक्ट्रॉनिक्स
SiC च्या अंतर्निहित रेडिएशन सहनशीलतेमुळे, SiCOI वेफर्स उच्च-रेडिएशन वातावरणाचा सामना करणाऱ्या उपकरणांची आवश्यकता असलेल्या अवकाश आणि आण्विक अनुप्रयोगांसाठी आदर्श आहेत.

SiCOI वेफरचे प्रश्नोत्तरे

प्रश्न १: SiCOI वेफर म्हणजे काय?

अ: SiCOI म्हणजे सिलिकॉन कार्बाइड-ऑन-इन्सुलेटर. ही एक सेमीकंडक्टर वेफर स्ट्रक्चर आहे जिथे सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) चा पातळ थर एका इन्सुलेटिंग लेयरवर (सामान्यतः सिलिकॉन डायऑक्साइड, SiO₂) जोडलेला असतो, जो सिलिकॉन सब्सट्रेटद्वारे समर्थित असतो. ही रचना इन्सुलेटरपासून विद्युत अलगावसह SiC च्या उत्कृष्ट गुणधर्मांना एकत्र करते.

प्रश्न २: SiCOI वेफर्सचे मुख्य फायदे काय आहेत?

अ: मुख्य फायद्यांमध्ये उच्च ब्रेकडाउन व्होल्टेज, रुंद बँडगॅप, उत्कृष्ट थर्मल चालकता, उत्कृष्ट यांत्रिक कडकपणा आणि इन्सुलेटिंग लेयरमुळे कमी परजीवी कॅपेसिटन्स यांचा समावेश आहे. यामुळे उपकरणाची कार्यक्षमता, कार्यक्षमता आणि विश्वासार्हता सुधारते.

प्रश्न ३: SiCOI वेफर्सचे सामान्य अनुप्रयोग काय आहेत?

अ: ते पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स, उच्च-फ्रिक्वेन्सी आरएफ उपकरणे, एमईएमएस सेन्सर्स, उच्च-तापमान इलेक्ट्रॉनिक्स, फोटोनिक उपकरणे आणि रेडिएशन-हार्डन इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये वापरले जातात.