Obleas de SiCIO (carburo de silicio sobre aislante) Película de SiC sobre silicio

Obleas de SiC-I (carburo de silicio sobre aislante) Película de SiC sobre silicio Imagen destacada

Descripción breve:

Las obleas de carburo de silicio sobre aislante (SICOI) son sustratos semiconductores de última generación que integran las propiedades físicas y electrónicas superiores del carburo de silicio (SiC) con las excelentes características de aislamiento eléctrico de una capa amortiguadora aislante, como el dióxido de silicio (SiO₂) o el nitruro de silicio (Si₃N₄). Una oblea SICOI típica consta de una fina capa epitaxial de SiC, una película aislante intermedia y un sustrato base de soporte, que puede ser de silicio o SiC.

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Características

Diagrama detallado

Introducción de obleas de carburo de silicio sobre aislante (SiCOI)

Esta estructura híbrida está diseñada para satisfacer las exigentes demandas de los dispositivos electrónicos de alta potencia, alta frecuencia y alta temperatura. Al incorporar una capa aislante, las obleas de SICOI minimizan la capacitancia parásita y suprimen las corrientes de fuga, lo que garantiza frecuencias de operación más altas, mayor eficiencia y una mejor gestión térmica. Estas ventajas las hacen altamente valiosas en sectores como los vehículos eléctricos, la infraestructura de telecomunicaciones 5G, los sistemas aeroespaciales, la electrónica de radiofrecuencia avanzada y las tecnologías de sensores MEMS.

Principio de producción de obleas SICOI

Las obleas SICOI (carburo de silicio sobre aislante) se fabrican mediante un proceso avanzado.proceso de unión y adelgazamiento de obleas:

Crecimiento del sustrato de SiC– Se prepara una oblea de SiC monocristalina de alta calidad (4H/6H) como material donante.
Deposición de capa aislante– Se forma una película aislante (SiO₂ o Si₃N₄) sobre la oblea portadora (Si o SiC).
Unión de obleas– La oblea de SiC y la oblea portadora se unen mediante alta temperatura o con ayuda de plasma.
Adelgazamiento y pulido– La oblea donante de SiC se adelgaza hasta unos pocos micrómetros y se pule para lograr una superficie atómicamente lisa.
Inspección final– La oblea SICOI terminada se somete a pruebas para comprobar la uniformidad del espesor, la rugosidad de la superficie y el rendimiento del aislamiento.

A través de este proceso, uncapa activa delgada de SiCCon excelentes propiedades eléctricas y térmicas, se combina con una película aislante y un sustrato de soporte, creando una plataforma de alto rendimiento para dispositivos de potencia y RF de próxima generación.

Ventajas clave de las obleas SICOI

Categoría de características	Características técnicas	Beneficios principales
Estructura del material	Capa activa de 4H/6H-SiC + película aislante (SiO₂/Si₃N₄) + portador de Si o SiC	Logra un fuerte aislamiento eléctrico y reduce la interferencia parásita.
Propiedades eléctricas	Alta rigidez dieléctrica (>3 MV/cm), bajas pérdidas dieléctricas	Optimizado para funcionamiento a alta tensión y alta frecuencia
Propiedades térmicas	Conductividad térmica de hasta 4,9 W/cm·K, estable por encima de 500 °C	Disipación de calor eficaz, excelente rendimiento bajo cargas térmicas extremas.
Propiedades mecánicas	Dureza extrema (9,5 en la escala de Mohs), bajo coeficiente de dilatación térmica.	Resistente a la tensión, mejora la vida útil del dispositivo.
Calidad de la superficie	Superficie ultrasuave (Ra <0,2 nm)	Promueve la epitaxia sin defectos y la fabricación fiable de dispositivos.
Aislamiento	Resistividad >10¹⁴ Ω·cm, baja corriente de fuga	Funcionamiento fiable en aplicaciones de aislamiento de radiofrecuencia y alta tensión.
Tamaño y personalización	Disponible en formatos de 4, 6 y 8 pulgadas; espesor de SiC de 1 a 100 μm; aislamiento de 0,1 a 10 μm.	Diseño flexible para diferentes requisitos de aplicación

Áreas de aplicación principales

Sector de aplicaciones	Casos de uso típicos	Ventajas de rendimiento
Electrónica de potencia	Inversores para vehículos eléctricos, estaciones de carga, dispositivos de energía industrial	Alta tensión de ruptura, pérdidas de conmutación reducidas
RF y 5G	Amplificadores de potencia para estaciones base, componentes de ondas milimétricas	Baja capacitancia parásita, admite operaciones en el rango de GHz
Sensores MEMS	Sensores de presión para entornos hostiles, MEMS de grado de navegación	Alta estabilidad térmica, resistente a la radiación
Aeroespacial y Defensa	Comunicaciones por satélite, módulos de alimentación de aviónica	Fiabilidad en temperaturas extremas y exposición a la radiación
Red inteligente	Convertidores HVDC, interruptores de circuito de estado sólido	Un alto aislamiento minimiza la pérdida de energía.
Optoelectrónica	LED UV, sustratos láser	La alta calidad cristalina favorece una emisión de luz eficiente.

Fabricación de 4H-SiCOI

La producción de obleas de 4H-SiCOI se logra medianteprocesos de unión y adelgazamiento de obleas, lo que permite interfaces aislantes de alta calidad y capas activas de SiC sin defectos.

aEsquema de fabricación de la plataforma de material 4H-SiCOI.
bImagen de una oblea de 4H-SiCOI de 4 pulgadas utilizando unión y adelgazamiento; zonas defectuosas marcadas.
cCaracterización de la uniformidad del espesor del sustrato 4H-SiCOI.
dImagen óptica de un chip 4H-SiCOI.
eDiagrama de flujo del proceso de fabricación de un resonador de microdisco de SiC.
f: Imagen SEM de un resonador de microdisco terminado.
gImagen SEM ampliada que muestra la pared lateral del resonador; la imagen AFM insertada muestra la suavidad de la superficie a nanoescala.
hImagen SEM de sección transversal que ilustra la superficie superior de forma parabólica.

Preguntas frecuentes sobre obleas SICOI

P1: ¿Qué ventajas tienen las obleas de SiCIO sobre las obleas de SiC tradicionales?
A1: A diferencia de los sustratos de SiC estándar, las obleas de SICOI incluyen una capa aislante que reduce la capacitancia parásita y las corrientes de fuga, lo que conduce a una mayor eficiencia, una mejor respuesta de frecuencia y un rendimiento térmico superior.

P2: ¿Qué tamaños de obleas suelen estar disponibles?
A2: Las obleas de SiC-I se producen comúnmente en formatos de 4, 6 y 8 pulgadas, con espesores de capa de SiC y aislante personalizados disponibles según los requisitos del dispositivo.

P3: ¿Qué industrias se benefician más de las obleas de SICOI?
A3: Las industrias clave incluyen la electrónica de potencia para vehículos eléctricos, la electrónica de RF para redes 5G, MEMS para sensores aeroespaciales y la optoelectrónica, como los LED UV.

P4: ¿Cómo mejora la capa aislante el rendimiento del dispositivo?
A4: La película aislante (SiO₂ o Si₃N₄) evita la fuga de corriente y reduce la diafonía eléctrica, lo que permite una mayor resistencia al voltaje, una conmutación más eficiente y una menor pérdida de calor.

P5: ¿Son las obleas de SICOI adecuadas para aplicaciones de alta temperatura?
A5: Sí, con alta conductividad térmica y resistencia más allá de los 500 °C, las obleas de SICOI están diseñadas para funcionar de manera confiable bajo calor extremo y en entornos hostiles.

P6: ¿Se pueden personalizar las obleas SICOI?
A6: Absolutamente. Los fabricantes ofrecen diseños personalizados para espesores específicos, niveles de dopaje y combinaciones de sustrato para satisfacer diversas necesidades de investigación e industriales.

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