Oblea de SiCOI HPSI de 4,6 pulgadas con unión hidrofóbica

Imagen destacada de la oblea HPSI SiCOI de 4,6 pulgadas con unión hidrofóbica

Descripción breve:

Se desarrollan obleas de carburo de silicio 4H semi-aislante (HPSI) de alta pureza mediante tecnologías avanzadas de unión y adelgazamiento. Estas obleas se fabrican uniendo sustratos de carburo de silicio 4H HPSI a capas de óxido térmico mediante dos métodos clave: unión hidrofílica (directa) y unión activada por superficie. Esta última introduce una capa intermedia modificada (como silicio amorfo, óxido de aluminio u óxido de titanio) para mejorar la calidad de la unión y reducir las burbujas, lo que resulta especialmente adecuado para aplicaciones ópticas. El control del espesor de la capa de carburo de silicio se logra mediante SmartCut, basado en implantación iónica, o mediante procesos de pulido y rectificado CMP. SmartCut ofrece una uniformidad de espesor de alta precisión (50 nm–900 nm con una uniformidad de ±20 nm), pero puede inducir daños leves en el cristal debido a la implantación iónica, lo que afecta al rendimiento del dispositivo óptico. El pulido mediante rectificado y CMP evita daños en el material y se prefiere para películas más gruesas (350 nm–500 µm) y aplicaciones cuánticas o PIC, aunque con menor uniformidad de espesor (±100 nm). Las obleas estándar de 6 pulgadas presentan una capa de SiC de 1 µm ±0,1 µm sobre una capa de SiO₂ de 3 µm, sobre sustratos de Si de 675 µm, con una excepcional suavidad superficial (Rq < 0,2 nm). Estas obleas HPSI SiCOI son ideales para la fabricación de dispositivos MEMS, PIC, cuánticos y ópticos, con una excelente calidad de material y flexibilidad de proceso.

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Características

Descripción general de las propiedades de las obleas de SiCOI (carburo de silicio sobre aislante)

Las obleas SiCOI son un sustrato semiconductor de nueva generación que combina carburo de silicio (SiC) con una capa aislante, a menudo SiO₂ o zafiro, para mejorar el rendimiento en electrónica de potencia, radiofrecuencia y fotónica. A continuación, se presenta una descripción detallada de sus propiedades, categorizadas en secciones clave:

Propiedad	Descripción
Composición del material	Capa de carburo de silicio (SiC) unida a un sustrato aislante (normalmente SiO₂ o zafiro).
Estructura cristalina	Los politipos de SiC típicamente 4H o 6H son conocidos por su alta calidad cristalina y uniformidad.
Propiedades eléctricas	Alto campo eléctrico de ruptura (~3 MV/cm), banda prohibida ancha (~3,26 eV para 4H-SiC), baja corriente de fuga
Conductividad térmica	Alta conductividad térmica (~300 W/m·K), lo que permite una disipación de calor eficiente.
Capa dieléctrica	La capa aislante (SiO₂ o zafiro) proporciona aislamiento eléctrico y reduce la capacitancia parásita.
Propiedades mecánicas	Alta dureza (~9 en la escala de Mohs), excelente resistencia mecánica y estabilidad térmica.
Acabado superficial	Generalmente ultrasuave con baja densidad de defectos, adecuado para la fabricación de dispositivos.
Aplicaciones	Electrónica de potencia, dispositivos MEMS, dispositivos de radiofrecuencia y sensores que requieren alta tolerancia a la temperatura y al voltaje.

Las obleas SiCOI (carburo de silicio sobre aislante) representan una estructura de sustrato semiconductor avanzada, que consiste en una fina capa de carburo de silicio (SiC) de alta calidad unida a una capa aislante, generalmente dióxido de silicio (SiO₂) o zafiro. El carburo de silicio es un semiconductor de banda prohibida ancha conocido por su capacidad para soportar altos voltajes y temperaturas elevadas, además de una excelente conductividad térmica y una dureza mecánica superior, lo que lo hace ideal para aplicaciones electrónicas de alta potencia, alta frecuencia y alta temperatura.

La capa aislante de las obleas de SiCOI proporciona un aislamiento eléctrico eficaz, reduciendo significativamente la capacitancia parásita y las corrientes de fuga entre dispositivos, lo que mejora el rendimiento y la fiabilidad generales del dispositivo. La superficie de la oblea se pule con precisión para lograr una suavidad extrema con defectos mínimos, cumpliendo así con las exigentes demandas de la fabricación de dispositivos a micro y nanoescala.

Esta estructura material no solo mejora las características eléctricas de los dispositivos de SiC, sino que también optimiza la gestión térmica y la estabilidad mecánica. Por ello, las obleas de SiCOI se utilizan ampliamente en electrónica de potencia, componentes de radiofrecuencia (RF), sensores de sistemas microelectromecánicos (MEMS) y electrónica de alta temperatura. En definitiva, las obleas de SiCOI combinan las excepcionales propiedades físicas del carburo de silicio con las ventajas de aislamiento eléctrico de una capa aislante, proporcionando una base ideal para la próxima generación de dispositivos semiconductores de alto rendimiento.

Aplicación de obleas de SiCOI

Dispositivos de electrónica de potencia

Interruptores de alta tensión y alta potencia, MOSFET y diodos

Benefíciese de la amplia banda prohibida, la alta tensión de ruptura y la estabilidad térmica del SiC.

Reducción de las pérdidas de energía y mejora de la eficiencia en los sistemas de conversión de energía.

Componentes de radiofrecuencia (RF)

Transistores y amplificadores de alta frecuencia

La baja capacitancia parásita debida a la capa aislante mejora el rendimiento de RF

Apto para sistemas de comunicación y radar 5G

Sistemas microelectromecánicos (MEMS)

Sensores y actuadores que operan en entornos hostiles

La robustez mecánica y la inercia química prolongan la vida útil del dispositivo.

Incluye sensores de presión, acelerómetros y giroscopios.

Electrónica de alta temperatura

Electrónica para aplicaciones automotrices, aeroespaciales e industriales

Funcionan de forma fiable a temperaturas elevadas donde el silicio falla.

Dispositivos fotónicos

Integración con componentes optoelectrónicos sobre sustratos aislantes

Permite la integración de fotónica en chip con una gestión térmica mejorada.

Preguntas y respuestas sobre obleas de SiCOI

P:¿Qué es una oblea de SiCOI?

A:Las obleas SiCOI (Silicon Carbide-on-Insulator) son un tipo de sustrato semiconductor donde una fina capa de carburo de silicio (SiC) se adhiere a una capa aislante, generalmente dióxido de silicio (SiO₂) o, en ocasiones, zafiro. Esta estructura es similar en concepto a las conocidas obleas de silicio sobre aislante (SOI), pero utiliza SiC en lugar de silicio.