SiC-on-Isolator SiCOI Substratları Yüksek Isı İleticiliği Geniş Bandgap

Tanıtım

Silikon Karbid İzolatör üzerindeki (SiCOI) ince filmler, tipik olarak tek kristal, yüksek kaliteli silikon karbid (SiC) ince katmanının (500~600 nm,özel uygulamalara bağlı olarak) silikon dioksit (SiO2) substratınaSiC, olağanüstü ısı iletkenliği, yüksek parçalanma voltajı ve olağanüstü kimyasal direnci ile ünlüdür.Bu malzeme aynı anda yüksek güç gereksinimlerini karşılayabilir, yüksek frekanslı ve yüksek sıcaklıklı uygulamalar.
                                                               

İlke

SiCOI ince filmlerinin üretimi, iyon kesimi ve bağlama gibi CMOS uyumlu süreçler kullanarak elde edilebilir ve böylece mevcut elektronik devrelerle kesintisiz entegrasyonu mümkün kılar.

İyon kesme işlemi
Bu işlemlerden biri iyon kesimi (Smart Cut) ve SiC katmanı transferine ve ardından wafer bağlanmasına dayanır.Bu teknik, silikon üzerinde yalıtıcı (SOI) levhaların büyük ölçekli üretimi için uygulanmıştır.Bununla birlikte, SiC uygulamalarında, iyon implantasyonu, fotonik yapılarda aşırı kayıplara neden olan, termal kızartma ile geri kazanılamayan hasarı ortaya çıkarabilir.1000°C'yi aşan yüksek sıcaklıklı termal kızartma, her zaman belirli işlem gereksinimleriyle uyumlu değildir..

 
Bu sorunları çözmek için, öğütme ve kimyasal mekanik cilalama (CMP) teknikleri, bağlanmış SiC/SiO2 - Si yığınını <1 μm'ye kadar doğrudan inceltmek için kullanılabilir, böylece pürüzsüz bir yüzey elde edilir.Daha fazla inceltme reaktif iyon kazımıyla (RIE) elde edilebilirAyrıca, ıslak oksidasyonla desteklenen CMP'nin yüzey kabalığını ve dağıtım kayıplarını etkili bir şekilde azalttığı kanıtlanmıştır.Yüksek sıcaklıkta kaynatmak ise vafra kalitesini daha da iyileştirebilir..
                                                                 

Wafer Bağlama Teknolojisi
Başka bir hazırlama yöntemi de wafer bağlama teknolojisidir.Silikon karbid (SiC) ve silikon (Si) levhaları arasında basınç uygulanmasını ve iki levhanın ısı oksidasyon katmanlarını bağlama için kullanmayı içerir.Bununla birlikte, SiC'nin termal oksidasyon tabakası, SiC - oksit ara yüzünde yerel kusurlara neden olabilir. Bu kusurlar optik kaybın artmasına veya yük tuzaklarının oluşmasına neden olabilir.Ayrıca, SiC üzerindeki silikon dioksit katmanı genellikle plazma geliştirilmiş kimyasal buhar çökümü (PECVD) ile hazırlanır ve bu süreç bazı yapısal sorunlara da neden olabilir.

 
Yukarıdaki zorlukların üstesinden gelmek için, borosilikat cam ile birleştirilen anodik bağlama işlemini benimseyen yeni bir 3C - SiCOI çip üretim süreci önerildi.Böylece silikon mikro işleme/CMOS ve SiC fotoniklerinin tüm işlevlerini koruyorEk olarak, amorf SiC, doğrudan PECVD veya püskürtme yoluyla SiO2/Si waferine depolanarak basitleştirilmiş süreç entegrasyonuna ulaşılabilir.Tüm bu yöntemler CMOS işlemleri ile tamamen uyumludur, SiCOI'nin fotonik alanında uygulanmasını daha da teşvik ediyor.
                                                                                 

Avantajlar
Mevcut silikon-on-izoler (SOI), silikon nitrit (SiN) ve lityum niobat-on-izoler (LNOI) malzeme platformlarıyla karşılaştırıldığında,SiCOI malzeme platformu optik uygulamalarda önemli avantajlar gösteriyor ve kuantum teknolojisi için bir sonraki nesil malzeme platformu olarak ortaya çıkıyorÖzel avantajları şunlardır:

• Yaklaşık 400 nm ila yaklaşık 5000 nm dalga boyları aralığında mükemmel bir şeffaflık gösterir ve 1 dB/cm'den az dalga kılavuzu kaybı ile olağanüstü bir performans elde eder.
• Elektroptik modülasyon, termal anahtarlama ve frekans ayarlama gibi çoklu fonksiyonları destekler.
• İkinci harmonik jenerasyon ve diğer doğrusal olmayan optik özellikleri gösterir ve renk merkezlerine dayalı tek foton kaynak platformu olarak hizmet edebilir.

 
- Hayır.Başvurular

Ek olarak, SiCOI, silikon karbidinin (SiC) yüksek ısı iletkenliği ve yüksek parçalama voltajı ile izolatörlerin iyi elektrik yalıtım özelliklerini birleştirir.ve orijinal SiC levhasının optik özelliklerini arttırırEntegre fotonik, kuantum optik ve güç cihazları gibi yüksek teknoloji alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.Araştırmacılar çok sayıda yüksek kaliteli fotonik bileşen ürettiler., doğrusal dalga kılavuzları, mikro halka rezonatörleri, fotonik kristal dalga kılavuzları, mikro disk rezonatörleri, elektro-optik modülatörler, Mach - Zehnder interferometre (MZI) ve ışın bölücüleri dahil.Bu bileşenler düşük kayıp ve yüksek performans göstermektedir, kuantum iletişim, fotonik hesaplama ve yüksek frekanslı güç cihazları için sağlam bir teknik temel sağlar.
 
 
Silikon Karbid İzolatör üzerindeki (SiCOI) ince filmler, tipik olarak tek kristal, yüksek kaliteli silikon karbid (SiC) ince katmanının (500~600 nm,özel uygulamalara bağlı olarak) silikon dioksit (SiO2) substratınaSiC, olağanüstü ısı iletkenliği, yüksek parçalanma voltajı ve olağanüstü kimyasal direnci ile ünlüdür.Bu malzeme aynı anda yüksek güç gereksinimlerini karşılayabilir, yüksek frekanslı ve yüksek sıcaklıklı uygulamalar.
 
                                                      
 

S&A

S1: SICOI ile geleneksel SiC-on-Si cihazları arasındaki fark nedir?
A:SICOI'nin yalıtıcı substratı (örneğin, Al2O3) silikon substratlarından parazit kapasitans ve sızıntı akımlarını ortadan kaldırırken, ızgara uyumsuzluğundan kaynaklanan kusurlardan kaçınır.Bu, üstün cihaz güvenilirliği ve frekans performansı ile sonuçlanır.
 
S2: Otomobil elektroniklerinde SICOI'nin tipik bir uygulama durumunu sağlayabilir misiniz?
- Hayır.A:Tesla Model 3 invertörleri SiC MOSFET'leri kullanır. Gelecekteki SICOI tabanlı cihazlar güç yoğunluğunu ve çalışma sıcaklık aralıklarını daha da artırabilir.
 
S3: SICOI'nin SOI'ye kıyasla avantajları nelerdir?
- Hayır.A:

• - Hayır.Malzeme Performansı:SICOI'nin geniş bant boşluğu daha yüksek güçte ve sıcaklıklarda çalışmayı mümkün kılarken, SOI sıcak taşıyıcı etkileriyle sınırlıdır.
• Optik Performans:SICOI, SOI'nin ~ 3 dB/cm'den önemli ölçüde daha düşük olan <1 dB/cm dalga kılavuzu kaybı elde ederek yüksek frekanslı fotonik için uygundur.
• - Hayır.Fonksiyonel Genişleme:SICOI doğrusal olmayan optikleri (örneğin, ikinci - harmonik nesil) desteklerken, SOI esas olarak doğrusal optik efektlere dayanır.

 
İlişkili ürünler