Oblea de SiCOI de 4 pulgadas y 6 pulgadas HPSI SiC SiO2 Estructura de subtrato de Si

Oblea de SiCOI de 4 pulgadas y 6 pulgadas HPSI SiC SiO2 Estructura de subatrato de Si Imagen destacada

Descripción breve:

Este artículo presenta una descripción detallada de las obleas de carburo de silicio sobre aislante (SiCOI), centrándose específicamente en sustratos de 4 y 6 pulgadas con capas de carburo de silicio (SiC) semiaislante de alta pureza (HPSI) adheridas a capas aislantes de dióxido de silicio (SiO₂) sobre sustratos de silicio (Si). La estructura de SiCOI combina las excepcionales propiedades eléctricas, térmicas y mecánicas del SiC con las ventajas del aislamiento eléctrico de la capa de óxido y el soporte mecánico del sustrato de silicio. El uso de SiC HPSI mejora el rendimiento del dispositivo al minimizar la conducción del sustrato y reducir las pérdidas parásitas, lo que hace que estas obleas sean ideales para aplicaciones de semiconductores de alta potencia, alta frecuencia y alta temperatura. Se analiza el proceso de fabricación, las características del material y las ventajas estructurales de esta configuración multicapa, destacando su relevancia para la electrónica de potencia y los sistemas microelectromecánicos (MEMS) de próxima generación. El estudio también compara las propiedades y aplicaciones potenciales de las obleas de SiCOI de 4 y 6 pulgadas, destacando las perspectivas de escalabilidad e integración para dispositivos semiconductores avanzados.

Envíanos un correo electrónico

Características

Estructura de la oblea de SiCOI

HPB (Enlace de Alto Rendimiento), BIC (Circuito Integrado Enlazado) y SOD (Tecnología de silicio sobre diamante o similar a silicio sobre aislante). Incluye:

Métricas de rendimiento:

Enumera parámetros como precisión, tipos de error (por ejemplo, "Sin error", "Distancia de valor") y mediciones de espesor (por ejemplo, "Espesor de capa directa/kg").

Una tabla con valores numéricos (posiblemente parámetros experimentales o de proceso) bajo encabezados como "ADDR/SYGBDT", "10/0", etc.

Datos de espesor de capa:

Entradas repetitivas extensas etiquetadas como "Espesor L1 (A)" a "Espesor L270 (A)" (probablemente en Ångströms, 1 Å = 0,1 nm).

Sugiere una estructura multicapa con un control de espesor preciso para cada capa, típico en obleas semiconductoras avanzadas.

Estructura de oblea de SiCOI

SiCOI (carburo de silicio sobre aislante) es una estructura de oblea especializada que combina carburo de silicio (SiC) con una capa aislante, similar al SOI (silicio sobre aislante), pero optimizada para aplicaciones de alta potencia y alta temperatura. Características principales:

Composición de capas:

Capa superior: carburo de silicio monocristalino (SiC) para alta movilidad de electrones y estabilidad térmica.

Aislante enterrado: normalmente SiO₂ (óxido) o diamante (en SOD) para reducir la capacitancia parásita y mejorar el aislamiento.

Sustrato base: Silicio o SiC policristalino para soporte mecánico

Propiedades de las obleas de SiCOI

Propiedades eléctricas Banda prohibida amplia (3,2 eV para 4H-SiC): permite una alta tensión de ruptura (>10 veces mayor que el silicio). Reduce las corrientes de fuga, lo que mejora la eficiencia en los dispositivos de potencia.

Alta movilidad de electrones:~900 cm²/V·s (4H-SiC) frente a ~1.400 cm²/V·s (Si), pero mejor rendimiento en campo alto.

Baja resistencia de encendido:Los transistores basados en SiCOI (por ejemplo, MOSFET) presentan menores pérdidas de conducción.

Excelente aislamiento:La capa de óxido enterrado (SiO₂) o diamante minimiza la capacitancia parásita y la diafonía.

Propiedades térmicasAlta conductividad térmica: SiC (~490 W/m·K para 4H-SiC) frente a Si (~150 W/m·K). El diamante (si se utiliza como aislante) puede superar los 2000 W/m·K, lo que mejora la disipación del calor.

Estabilidad térmica:Funciona de manera confiable a >300 °C (en comparación con ~150 °C para el silicio). Reduce los requisitos de enfriamiento en la electrónica de potencia.

3. Propiedades mecánicas y químicasDureza extrema (~9,5 Mohs): resiste el desgaste, lo que hace que el SiCOI sea duradero para entornos hostiles.

Inercia química:Resiste la oxidación y la corrosión, incluso en condiciones ácidas/alcalinas.

Baja expansión térmica:Combina bien con otros materiales de alta temperatura (por ejemplo, GaN).

4. Ventajas estructurales (en comparación con el SiC o SOI a granel)

Pérdidas de sustrato reducidas:La capa aislante evita fugas de corriente hacia el sustrato.

Rendimiento de RF mejorado:Una menor capacitancia parásita permite una conmutación más rápida (útil para dispositivos 5G/mmWave).

Diseño flexible:La capa superior delgada de SiC permite un escalamiento optimizado del dispositivo (por ejemplo, canales ultradelgados en transistores).

Comparación con SOI y SiC a granel

Propiedad	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	SiC a granel
Banda prohibida	3,2 eV (SiC)	1,1 eV (Si)	3,2 eV (SiC)
Conductividad térmica	Alto (SiC + diamante)	Bajo (SiO₂ limita el flujo de calor)	Alto (solo SiC)
Tensión de ruptura	Muy alto	Moderado	Muy alto
Costo	Más alto	Más bajo	Más alto (SiC puro)

Aplicaciones de las obleas de SiCOI

Electrónica de potencia
Las obleas de SiC-I se utilizan ampliamente en dispositivos semiconductores de alta tensión y alta potencia, como MOSFET, diodos Schottky e interruptores de potencia. La amplia banda prohibida y la alta tensión de ruptura del SiC permiten una conversión de energía eficiente con menores pérdidas y un mejor rendimiento térmico.

Dispositivos de radiofrecuencia (RF)
La capa aislante de las obleas de SiCOI reduce la capacitancia parásita, lo que las hace adecuadas para transistores y amplificadores de alta frecuencia utilizados en telecomunicaciones, radar y tecnologías 5G.

Sistemas microelectromecánicos (MEMS)
Las obleas de SiCOI proporcionan una plataforma robusta para fabricar sensores y actuadores MEMS que funcionan de manera confiable en entornos hostiles debido a la inercia química y la resistencia mecánica del SiC.

Electrónica de alta temperatura
SiCOI permite dispositivos electrónicos que mantienen el rendimiento y la confiabilidad a temperaturas elevadas, lo que beneficia a las aplicaciones automotrices, aeroespaciales e industriales donde los dispositivos de silicio convencionales fallan.

Dispositivos fotónicos y optoelectrónicos
La combinación de las propiedades ópticas del SiC y la capa aislante facilita la integración de circuitos fotónicos con una mejor gestión térmica.

Electrónica reforzada contra la radiación
Debido a la tolerancia a la radiación inherente del SiC, las obleas de SiCOI son ideales para aplicaciones espaciales y nucleares que requieren dispositivos que resistan entornos de alta radiación.

Preguntas y respuestas sobre las obleas de SiCOI

P1: ¿Qué es una oblea de SiCOI?

R: SiCOI significa Carburo de Silicio sobre Aislante. Se trata de una estructura de oblea semiconductora donde una fina capa de carburo de silicio (SiC) se une a una capa aislante (generalmente dióxido de silicio, SiO₂), que se apoya en un sustrato de silicio. Esta estructura combina las excelentes propiedades del SiC con el aislamiento eléctrico del aislante.

P2: ¿Cuáles son las principales ventajas de las obleas de SiCOI?

R: Las principales ventajas incluyen alta tensión de ruptura, amplio ancho de banda, excelente conductividad térmica, mayor dureza mecánica y menor capacitancia parásita gracias a la capa aislante. Esto se traduce en un mejor rendimiento, eficiencia y fiabilidad del dispositivo.

P3: ¿Cuáles son las aplicaciones típicas de las obleas de SiCOI?

R: Se utilizan en electrónica de potencia, dispositivos de RF de alta frecuencia, sensores MEMS, electrónica de alta temperatura, dispositivos fotónicos y electrónica reforzada con radiación.