SICOI (Siliciumcarbide op Isolator) Wafers SiC Film OP Silicium

Korte beschrijving:

Siliciumcarbide-op-isolator (SICOI)-wafers zijn halfgeleidersubstraten van de volgende generatie die de superieure fysische en elektronische eigenschappen van siliciumcarbide (SiC) combineren met de uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen van een isolerende bufferlaag, zoals siliciumdioxide (SiO₂) of siliciumnitride (Si₃N₄). Een typische SICOI-wafer bestaat uit een dunne epitaxiale SiC-laag, een tussenliggende isolatiefilm en een ondersteunend basissubstraat, dat silicium of SiC kan zijn.

Stuur ons een e-mail

Functies

Gedetailleerd diagram

Introductie van siliciumcarbide op isolator (SICOI) wafers

Deze hybride structuur is ontworpen om te voldoen aan de strenge eisen van elektronische apparaten met een hoog vermogen, hoge frequenties en hoge temperaturen. Door de integratie van een isolatielaag minimaliseren SICOI-wafers de parasitaire capaciteit en onderdrukken ze lekstromen, wat zorgt voor hogere bedrijfsfrequenties, een hogere efficiëntie en een verbeterd thermisch beheer. Deze voordelen maken ze zeer waardevol in sectoren zoals elektrische voertuigen, 5G-telecommunicatie-infrastructuur, lucht- en ruimtevaartsystemen, geavanceerde RF-elektronica en MEMS-sensortechnologieën.

Productieprincipe van SICOI-wafers

SICOI (Silicon Carbide on Insulator) wafers worden vervaardigd via een geavanceerdewaferbinding- en verdunningsproces:

SiC-substraatgroei– Als donormateriaal wordt een hoogwaardige monokristallijne SiC-wafer (4H/6H) voorbereid.
Afzetting van isolatielagen– Op de dragerwafer (Si of SiC) wordt een isolerende film (SiO₂ of Si₃N₄) gevormd.
Waferbinding– De SiC-wafer en de dragerwafer worden onder hoge temperatuur of met behulp van plasma aan elkaar verbonden.
Verdunnen en polijsten– De SiC-donorwafer wordt verdund tot enkele micrometers en gepolijst om een atomair glad oppervlak te verkrijgen.
Eindinspectie– De voltooide SICOI-wafer wordt getest op dikte-uniformiteit, oppervlakteruwheid en isolatieprestaties.

Door dit proces wordt eendunne actieve SiC-laagmet uitstekende elektrische en thermische eigenschappen wordt gecombineerd met een isolerende film en een ondersteunend substraat, waardoor een hoogwaardig platform ontstaat voor de volgende generatie stroom- en RF-apparaten.

Belangrijkste voordelen van SICOI-wafers

Functiecategorie	Technische kenmerken	Belangrijkste voordelen
Materiële structuur	4H/6H-SiC actieve laag + isolatiefilm (SiO₂/Si₃N₄) + Si- of SiC-drager	Zorgt voor een sterke elektrische isolatie en vermindert parasitaire interferentie
Elektrische eigenschappen	Hoge doorslagsterkte (>3 MV/cm), laag diëlektrisch verlies	Geoptimaliseerd voor hoogspannings- en hoogfrequentietoepassingen
Thermische eigenschappen	Thermische geleidbaarheid tot 4,9 W/cm·K, stabiel boven 500°C	Effectieve warmteafvoer, uitstekende prestaties bij zware thermische belastingen
Mechanische eigenschappen	Extreme hardheid (Mohs 9,5), lage thermische uitzettingscoëfficiënt	Robuust tegen stress, verlengt de levensduur van het apparaat
Oppervlaktekwaliteit	Ultraglad oppervlak (Ra <0,2 nm)	Bevordert defectvrije epitaxie en betrouwbare apparaatfabricage
Isolatie	Weerstand >10¹⁴ Ω·cm, lage lekstroom	Betrouwbare werking in RF- en hoogspanningsisolatietoepassingen
Maatwerk & Maatwerk	Verkrijgbaar in formaten van 4, 6 en 8 inch; SiC-dikte 1–100 μm; isolatie 0,1–10 μm	Flexibel ontwerp voor verschillende toepassingsvereisten

Kern toepassingsgebieden

Toepassingssector	Typische gebruiksgevallen	Prestatievoordelen
Vermogenselektronica	EV-omvormers, laadstations, industriële stroomapparaten	Hoge doorslagspanning, verminderd schakelverlies
RF en 5G	Basisstation-vermogensversterkers, millimetergolfcomponenten	Lage parasitaire activiteit, ondersteunt operaties in het GHz-bereik
MEMS-sensoren	Druksensoren voor zware omstandigheden, MEMS van navigatiekwaliteit	Hoge thermische stabiliteit, bestand tegen straling
Lucht- en ruimtevaart en defensie	Satellietcommunicatie, avionica-voedingsmodules	Betrouwbaarheid bij extreme temperaturen en blootstelling aan straling
Slim netwerk	HVDC-omvormers, solid-state-stroomonderbrekers	Hoge isolatie minimaliseert vermogensverlies
Opto-elektronica	UV-LED's, lasersubstraten	Hoge kristalkwaliteit ondersteunt efficiënte lichtemissie

Fabricage van 4H-SiCOI

De productie van 4H-SiCOI-wafers wordt bereikt doorwaferbindings- en verdunningsprocessenwaardoor isolerende interfaces van hoge kwaliteit en defectvrije actieve SiC-lagen mogelijk zijn.

a: Schematische weergave van de fabricage van het 4H-SiCOI-materiaalplatform.
b: Afbeelding van een 4-inch 4H-SiCOI wafer met behulp van bonding en thinning; defectzones gemarkeerd.
c: Karakterisering van de dikte-uniformiteit van het 4H-SiCOI-substraat.
d: Optisch beeld van een 4H-SiCOI-chip.
e: Processtroom voor het vervaardigen van een SiC microdisk-resonator.
f: SEM van een voltooide microschijfresonator.
g: Vergrote SEM toont de zijwand van de resonator; AFM-inzet toont de gladheid van het nanoschaaloppervlak.
h: SEM-doorsnede die een paraboolvormig bovenoppervlak illustreert.

Veelgestelde vragen over SICOI-wafers

Vraag 1: Welke voordelen hebben SICOI-wafers ten opzichte van traditionele SiC-wafers?
A1: In tegenstelling tot standaard SiC-substraten bevatten SICOI-wafers een isolatielaag die parasitaire capaciteit en lekstromen vermindert, wat leidt tot een hogere efficiëntie, betere frequentierespons en superieure thermische prestaties.

V2: Welke wafergroottes zijn doorgaans beschikbaar?
A2: SICOI-wafers worden doorgaans geproduceerd in formaten van 4 inch, 6 inch en 8 inch, waarbij afhankelijk van de vereisten van het apparaat aangepaste SiC- en isolatielaagdiktes beschikbaar zijn.

Vraag 3: Welke sectoren profiteren het meest van SICOI-wafers?
A3: Belangrijke industrieën zijn onder meer vermogenselektronica voor elektrische voertuigen, RF-elektronica voor 5G-netwerken, MEMS voor sensoren in de lucht- en ruimtevaart en opto-elektronica zoals UV-LED's.

Vraag 4: Hoe verbetert de isolatielaag de prestaties van het apparaat?
A4: De isolatiefolie (SiO₂ of Si₃N₄) voorkomt lekstroom en vermindert elektrische overspraak, waardoor een hogere spanningsduurzaamheid, efficiëntere schakeling en minder warmteverlies mogelijk zijn.

V5: Zijn SICOI-wafers geschikt voor toepassingen met hoge temperaturen?
A5: Ja, dankzij de hoge thermische geleidbaarheid en de bestendigheid tegen temperaturen boven 500°C zijn SICOI-wafers ontworpen om betrouwbaar te functioneren onder extreme hitte en in zware omstandigheden.

V6: Kunnen SICOI-wafers worden aangepast?
A6: Absoluut. Fabrikanten bieden ontwerpen op maat voor specifieke diktes, doteringsniveaus en substraatcombinaties om te voldoen aan uiteenlopende onderzoeks- en industriële behoeften.

Vorig: Diamantdraadsnijmachine voor SiC | Saffier | Kwarts | Glas

Volgende: Meerdraads diamantzaagmachine voor SiC-saffier, ultraharde brosse materialen