Wafer HPSI SiCOI da 4,6 pollici con legame idrofobico

Immagine in evidenza del legame idrofolico del wafer HPSI SiCOI da 4,6 pollici

Breve descrizione:

I wafer 4H-SiCOI semi-isolanti ad alta purezza (HPSI) sono sviluppati utilizzando tecnologie avanzate di saldatura e assottigliamento. I wafer vengono realizzati saldando substrati di carburo di silicio 4H HPSI su strati di ossido termico attraverso due metodi chiave: saldatura idrofila (diretta) e saldatura ad attivazione superficiale. Quest'ultima introduce uno strato intermedio modificato (come silicio amorfo, ossido di alluminio o ossido di titanio) per migliorare la qualità della saldatura e ridurre le bolle, particolarmente adatto per applicazioni ottiche. Il controllo dello spessore dello strato di carburo di silicio viene ottenuto tramite SmartCut basato sull'impianto ionico o processi di rettifica e lucidatura CMP. SmartCut offre un'uniformità di spessore ad alta precisione (50 nm–900 nm con uniformità di ±20 nm), ma può indurre lievi danni ai cristalli dovuti all'impianto ionico, compromettendo le prestazioni del dispositivo ottico. La rettifica e la lucidatura CMP evitano danni al materiale e sono preferite per film più spessi (350nm–500µm) e applicazioni quantistiche o PIC, sebbene con una minore uniformità di spessore (±100nm). I wafer standard da 6 pollici presentano uno strato di SiC da 1µm ±0,1µm su uno strato di SiO₂ da 3µm su substrati di Si da 675µm con un'eccezionale levigatezza superficiale (Rq < 0,2nm). Questi wafer HPSI SiCOI sono adatti alla produzione di dispositivi MEMS, PIC, quantistici e ottici con un'eccellente qualità dei materiali e flessibilità di processo.

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Caratteristiche

Panoramica delle proprietà del wafer SiCOI (carburo di silicio su isolante)

I wafer SiCOI sono substrati semiconduttori di nuova generazione che combinano il carburo di silicio (SiC) con uno strato isolante, spesso SiO₂ o zaffiro, per migliorare le prestazioni nell'elettronica di potenza, nelle radiofrequenze e nella fotonica. Di seguito è riportata una panoramica dettagliata delle loro proprietà, suddivise in sezioni chiave:

Proprietà	Descrizione
Composizione del materiale	Strato di carburo di silicio (SiC) legato su un substrato isolante (tipicamente SiO₂ o zaffiro)
Struttura cristallina	Tipicamente politipi 4H o 6H di SiC, noti per l'elevata qualità cristallina e l'uniformità
Proprietà elettriche	Elevato campo elettrico di breakdown (~3 MV/cm), ampio bandgap (~3,26 eV per 4H-SiC), bassa corrente di dispersione
Conduttività termica	Elevata conduttività termica (~300 W/m·K), che consente un'efficiente dissipazione del calore
Strato dielettrico	Lo strato isolante (SiO₂ o zaffiro) fornisce isolamento elettrico e riduce la capacità parassita
Proprietà meccaniche	Elevata durezza (~9 scala di Mohs), eccellente resistenza meccanica e stabilità termica
Finitura superficiale	Tipicamente ultra-liscio con bassa densità di difetti, adatto per la fabbricazione di dispositivi
Applicazioni	Elettronica di potenza, dispositivi MEMS, dispositivi RF, sensori che richiedono elevata tolleranza a temperatura e tensione

I wafer SiCOI (Silicon Carbide-on-Insulator) rappresentano una struttura avanzata di substrato semiconduttore, costituita da un sottile strato di carburo di silicio (SiC) di alta qualità, incollato su uno strato isolante, tipicamente biossido di silicio (SiO₂) o zaffiro. Il carburo di silicio è un semiconduttore ad ampio bandgap noto per la sua capacità di resistere ad alte tensioni e temperature elevate, oltre a un'eccellente conduttività termica e una superiore durezza meccanica, che lo rendono ideale per applicazioni elettroniche ad alta potenza, alta frequenza e alta temperatura.

Lo strato isolante nei wafer SiCOI fornisce un efficace isolamento elettrico, riducendo significativamente la capacità parassita e le correnti di dispersione tra i dispositivi, migliorando così le prestazioni e l'affidabilità complessive del dispositivo. La superficie del wafer è lucidata con precisione per ottenere un'estrema levigatezza con difetti minimi, soddisfacendo i rigorosi requisiti della fabbricazione di dispositivi su scala micro e nanometrica.

Questa struttura del materiale non solo migliora le caratteristiche elettriche dei dispositivi SiC, ma ne ottimizza anche significativamente la gestione termica e la stabilità meccanica. Di conseguenza, i wafer SiCOI sono ampiamente utilizzati nell'elettronica di potenza, nei componenti a radiofrequenza (RF), nei sensori per sistemi microelettromeccanici (MEMS) e nell'elettronica ad alta temperatura. Nel complesso, i wafer SiCOI combinano le eccezionali proprietà fisiche del carburo di silicio con i vantaggi di isolamento elettrico di uno strato isolante, fornendo una base ideale per la prossima generazione di dispositivi a semiconduttore ad alte prestazioni.

Applicazione del wafer SiCOI

Dispositivi elettronici di potenza

Interruttori ad alta tensione e ad alta potenza, MOSFET e diodi

Beneficia dell'ampio bandgap, dell'elevata tensione di rottura e della stabilità termica del SiC

Riduzione delle perdite di potenza e miglioramento dell'efficienza nei sistemi di conversione di potenza

Componenti a radiofrequenza (RF)

Transistor e amplificatori ad alta frequenza

La bassa capacità parassita dovuta allo strato isolante migliora le prestazioni RF

Adatto per sistemi di comunicazione e radar 5G

Sistemi microelettromeccanici (MEMS)

Sensori e attuatori che operano in ambienti difficili

La robustezza meccanica e l'inerzia chimica prolungano la durata del dispositivo

Include sensori di pressione, accelerometri e giroscopi

Elettronica ad alta temperatura

Elettronica per applicazioni automobilistiche, aerospaziali e industriali

Funziona in modo affidabile a temperature elevate dove il silicio fallisce

Dispositivi fotonici

Integrazione con componenti optoelettronici su substrati isolanti

Abilita la fotonica on-chip con una migliore gestione termica

Domande e risposte sul wafer SiCOI

Q:cos'è il wafer SiCOI

UN:Il wafer SiCOI è l'acronimo di Silicon Carbide-on-Insulator. Si tratta di un tipo di substrato semiconduttore in cui un sottile strato di carburo di silicio (SiC) è legato a uno strato isolante, solitamente biossido di silicio (SiO₂) o talvolta zaffiro. Questa struttura è concettualmente simile ai ben noti wafer Silicon-on-Insulator (SOI), ma utilizza il SiC al posto del silicio.