SICOI (इन्सुलेटरमा सिलिकन कार्बाइड) वेफर्स सिलिकनमा SiC फिल्म
विस्तृत रेखाचित्र
सिलिकन कार्बाइड अन इन्सुलेटर (SICOI) वेफरहरूको परिचय
सिलिकन कार्बाइड अन इन्सुलेटर (SICOI) वेफरहरू अर्को पुस्ताका अर्धचालक सब्सट्रेटहरू हुन् जसले सिलिकन कार्बाइड (SiC) को उत्कृष्ट भौतिक र इलेक्ट्रोनिक गुणहरूलाई सिलिकन डाइअक्साइड (SiO₂) वा सिलिकन नाइट्राइड (Si₃N₄) जस्ता इन्सुलेटिङ बफर तहको उत्कृष्ट विद्युतीय पृथक विशेषताहरूसँग एकीकृत गर्दछ। एक विशिष्ट SICOI वेफरमा पातलो एपिटेक्सियल SiC तह, एक मध्यवर्ती इन्सुलेट फिल्म, र एक समर्थन आधार सब्सट्रेट हुन्छ, जुन सिलिकन वा SiC हुन सक्छ।
यो हाइब्रिड संरचना उच्च-शक्ति, उच्च-फ्रिक्वेन्सी, र उच्च-तापमान इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको कडा मागहरू पूरा गर्न ईन्जिनियर गरिएको छ। इन्सुलेट तह समावेश गरेर, SICOI वेफर्सले परजीवी क्यापेसिटन्सलाई कम गर्छ र चुहावट धाराहरूलाई दबाउँछ, जसले गर्दा उच्च सञ्चालन आवृत्तिहरू, राम्रो दक्षता, र सुधारिएको थर्मल व्यवस्थापन सुनिश्चित हुन्छ। यी फाइदाहरूले तिनीहरूलाई विद्युतीय सवारी साधन, 5G दूरसञ्चार पूर्वाधार, एयरोस्पेस प्रणाली, उन्नत RF इलेक्ट्रोनिक्स, र MEMS सेन्सर प्रविधिहरू जस्ता क्षेत्रहरूमा अत्यधिक मूल्यवान बनाउँछ।
SICOI वेफर्सको उत्पादन सिद्धान्त
SICOI (सिलिकन कार्बाइड अन इन्सुलेटर) वेफरहरू उन्नत माध्यमबाट उत्पादन गरिन्छवेफर बन्धन र पातलो प्रक्रिया:
-
SiC सब्सट्रेट वृद्धि- दाता सामग्रीको रूपमा उच्च गुणस्तरको एकल-क्रिस्टल SiC वेफर (4H/6H) तयार गरिन्छ।
-
इन्सुलेट तह निक्षेपण– क्यारियर वेफर (Si वा SiC) मा एउटा इन्सुलेटिङ फिल्म (SiO₂ वा Si₃N₄) बनाइन्छ।
-
वेफर बन्धन- SiC वेफर र क्यारियर वेफर उच्च तापक्रम वा प्लाज्मा सहायतामा एकसाथ बाँधिएका हुन्छन्।
-
पातलो बनाउने र पालिस गर्ने- SiC डोनर वेफरलाई केही माइक्रोमिटरमा पातलो पारिन्छ र आणविक रूपमा चिल्लो सतह प्राप्त गर्न पालिस गरिन्छ।
-
अन्तिम निरीक्षण- पूरा भएको SICOI वेफरको मोटाई एकरूपता, सतहको खस्रोपन, र इन्सुलेशन कार्यसम्पादनको लागि परीक्षण गरिन्छ।
यस प्रक्रिया मार्फत, एकपातलो सक्रिय SiC तहउत्कृष्ट विद्युतीय र थर्मल गुणहरू भएको, इन्सुलेट फिल्म र सपोर्ट सब्सट्रेटसँग जोडिएको, अर्को पुस्ताको पावर र आरएफ उपकरणहरूको लागि उच्च-प्रदर्शन प्लेटफर्म सिर्जना गर्दछ।
SICOI वेफरका प्रमुख फाइदाहरू
| सुविधा वर्ग | प्राविधिक विशेषताहरू | मुख्य फाइदाहरू |
|---|---|---|
| सामग्री संरचना | ४H/६H-SiC सक्रिय तह + इन्सुलेट फिल्म (SiO₂/Si₃N₄) + Si वा SiC वाहक | बलियो विद्युतीय अलगाव प्राप्त गर्दछ, परजीवी हस्तक्षेप कम गर्दछ |
| विद्युतीय गुणहरू | उच्च ब्रेकडाउन शक्ति (>३ MV/सेमी), कम डाइइलेक्ट्रिक क्षति | उच्च-भोल्टेज र उच्च-फ्रिक्वेन्सी सञ्चालनको लागि अनुकूलित |
| थर्मल गुणहरू | ४.९ वाट/सेमी·केलोमिटरसम्मको तापीय चालकता, ५००°C माथि स्थिर | प्रभावकारी ताप अपव्यय, कठोर थर्मल भार अन्तर्गत उत्कृष्ट प्रदर्शन |
| मेकानिकल गुणहरू | अत्यधिक कठोरता (मोह्स ९.५), थर्मल विस्तारको कम गुणांक | तनाव विरुद्ध बलियो, उपकरणको आयु बढाउँछ |
| सतह गुणस्तर | अति-चिल्लो सतह (Ra <0.2 nm) | दोषरहित एपिट्याक्सी र भरपर्दो उपकरण निर्माणलाई बढावा दिन्छ। |
| इन्सुलेशन | प्रतिरोधकता >१०¹⁴ Ω·सेमी, कम चुहावट प्रवाह | आरएफ र उच्च-भोल्टेज आइसोलेसन अनुप्रयोगहरूमा भरपर्दो सञ्चालन |
| आकार र अनुकूलन | ४, ६, र ८-इन्च ढाँचाहरूमा उपलब्ध छ; SiC मोटाई १–१०० μm; इन्सुलेशन ०.१–१० μm | विभिन्न अनुप्रयोग आवश्यकताहरूको लागि लचिलो डिजाइन |
मुख्य आवेदन क्षेत्रहरू
| अनुप्रयोग क्षेत्र | सामान्य प्रयोगका केसहरू | कार्यसम्पादन फाइदाहरू |
|---|---|---|
| पावर इलेक्ट्रोनिक्स | EV इन्भर्टरहरू, चार्जिङ स्टेशनहरू, औद्योगिक पावर उपकरणहरू | उच्च ब्रेकडाउन भोल्टेज, कम स्विचिङ घाटा |
| आरएफ र ५जी | बेस स्टेशन पावर एम्पलीफायरहरू, मिलिमिटर-वेभ कम्पोनेन्टहरू | कम परजीवी, GHz-दायरा सञ्चालनहरूलाई समर्थन गर्दछ |
| MEMS सेन्सरहरू | कठोर-वातावरणीय दबाव सेन्सरहरू, नेभिगेसन-ग्रेड MEMS | उच्च थर्मल स्थिरता, विकिरण प्रतिरोधी |
| एयरोस्पेस र रक्षा | उपग्रह संचार, एभियोनिक्स पावर मोड्युलहरू | अत्यधिक तापक्रम र विकिरणको जोखिममा विश्वसनीयता |
| स्मार्ट ग्रिड | HVDC कन्भर्टरहरू, ठोस-अवस्था सर्किट ब्रेकरहरू | उच्च इन्सुलेशनले बिजुलीको क्षति कम गर्छ |
| अप्टोइलेक्ट्रोनिक्स | UV LEDs, लेजर सब्सट्रेटहरू | उच्च क्रिस्टलीय गुणस्तरले कुशल प्रकाश उत्सर्जनलाई समर्थन गर्दछ |
4H-SiCOI को निर्माण
4H-SiCOI वेफरहरूको उत्पादन निम्न मार्फत प्राप्त गरिन्छ:वेफर बन्धन र पातलो प्रक्रियाहरू, उच्च-गुणस्तरको इन्सुलेट इन्टरफेसहरू र दोष-रहित SiC सक्रिय तहहरू सक्षम पार्दै।
-
a: 4H-SiCOI सामग्री प्लेटफर्म निर्माणको योजनाबद्ध।
-
b: बन्डिङ र थिनिङ प्रयोग गरिएको ४ इन्चको ४H-SiCOI वेफरको छवि; दोष क्षेत्रहरू चिन्ह लगाइएको।
-
c: 4H-SiCOI सब्सट्रेटको मोटाई एकरूपता विशेषता।
-
d: 4H-SiCOI डाईको अप्टिकल छवि।
-
e: SiC माइक्रोडिस्क रेजोनेटर निर्माणको लागि प्रक्रिया प्रवाह।
-
f: पूरा भएको माइक्रोडिस्क रेजोनेटरको SEM।
-
g: रेजोनेटर साइडवाल देखाउँदै बढाइएको SEM; AFM इनसेटले न्यानोस्केल सतहको सहजता चित्रण गर्दछ।
-
h: प्याराबोलिक आकारको माथिल्लो सतह चित्रण गर्ने क्रस-सेक्शनल SEM।
SICOI वेफर्स बारे सोधिने प्रश्नहरू
Q1: परम्परागत SiC वेफरहरूको तुलनामा SICOI वेफरहरूको के फाइदाहरू छन्?
A1: मानक SiC सब्सट्रेटहरू भन्दा फरक, SICOI वेफरहरूमा एक इन्सुलेट तह समावेश हुन्छ जसले परजीवी क्यापेसिटन्स र चुहावट धाराहरूलाई कम गर्छ, जसले गर्दा उच्च दक्षता, राम्रो फ्रिक्वेन्सी प्रतिक्रिया, र उत्कृष्ट थर्मल प्रदर्शन हुन्छ।
Q2: सामान्यतया कुन वेफर आकारहरू उपलब्ध हुन्छन्?
A2: SICOI वेफरहरू सामान्यतया ४-इन्च, ६-इन्च, र ८-इन्च ढाँचाहरूमा उत्पादन गरिन्छ, जसमा उपकरणको आवश्यकता अनुसार अनुकूलित SiC र इन्सुलेट तह मोटाई उपलब्ध हुन्छ।
Q3: SICOI वेफर्सबाट कुन उद्योगहरूले सबैभन्दा बढी फाइदा लिन्छन्?
A3: प्रमुख उद्योगहरूमा विद्युतीय सवारी साधनहरूको लागि पावर इलेक्ट्रोनिक्स, 5G नेटवर्कहरूको लागि RF इलेक्ट्रोनिक्स, एयरोस्पेस सेन्सरहरूको लागि MEMS, र UV LEDs जस्ता अप्टोइलेक्ट्रोनिक्स समावेश छन्।
Q4: इन्सुलेट तहले उपकरणको कार्यसम्पादन कसरी सुधार गर्छ?
A4: इन्सुलेटिङ फिल्म (SiO₂ वा Si₃N₄) ले विद्युतीय चुहावटलाई रोक्छ र विद्युतीय क्रस-टक कम गर्छ, जसले गर्दा उच्च भोल्टेज सहनशीलता, अझ कुशल स्विचिङ र कम ताप हानि हुन्छ।
Q5: के SICOI वेफरहरू उच्च-तापमान अनुप्रयोगहरूको लागि उपयुक्त छन्?
A5: हो, उच्च थर्मल चालकता र ५००°C भन्दा माथि प्रतिरोधको साथ, SICOI वेफरहरू अत्यधिक गर्मी र कठोर वातावरणमा भरपर्दो रूपमा काम गर्न डिजाइन गरिएको हो।
Q6: के SICOI वेफरहरू अनुकूलित गर्न सकिन्छ?
A6: बिल्कुल। उत्पादकहरूले विविध अनुसन्धान र औद्योगिक आवश्यकताहरू पूरा गर्न विशिष्ट मोटाई, डोपिङ स्तर, र सब्सट्रेट संयोजनहरूको लागि अनुकूलित डिजाइनहरू प्रस्ताव गर्छन्।
