SiC-on-Isolator SiCOI Substraty wysokiej przewodności cieplnej szeroki zakres

Wprowadź

Cienkie folie z węglika krzemu na izolatorze (SiCOI) są innowacyjnymi materiałami złożonymi, zwykle wytwarzanymi poprzez osadzanie cienkiej warstwy z jednokrystalicznego, wysokiej jakości węglika krzemu (SiC) (500~600 nm,w zależności od konkretnych zastosowań) na podłożu z dwutlenkiem krzemu (SiO2)SiC jest znany ze swojej wyjątkowej przewodności cieplnej, wysokiego napięcia rozpadu i wyjątkowej odporności chemicznej.ten materiał może jednocześnie spełniać wymagające wymagania wysokiej mocy, zastosowań o wysokiej częstotliwości i wysokiej temperaturze.
                                                               

Zasada

Wytwarzanie cienkich folii SiCOI można osiągnąć przy użyciu procesów zgodnych z CMOS, takich jak cięcie i wiązanie jonów, umożliwiając w ten sposób bezproblemową integrację z istniejącymi obwodami elektronicznymi.

Proces cięcia jonów
Jeden z procesów opiera się na cięciu jonowym (Smart Cut) i przeniesieniu warstwy SiC, a następnie na wiązaniu płytek.Technika ta została zastosowana w dużej produkcji płytek silikonowych na izolacji (SOI).Jednakże w zastosowaniach SiC implantacja jonów może powodować uszkodzenia, które nie mogą zostać odzyskane przez grzanie termiczne, powodując nadmierne straty struktur fotonicznych.wysokotemperaturowe grzanie termiczne przekraczające 1000°C nie zawsze jest zgodne z wymaganiami określonych procesów.

 
W celu rozwiązania tych problemów można stosować techniki szlifowania i polerowania mechanicznego chemicznego (CMP) do bezpośredniego rozcieńczenia wiązanego stosu SiC/SiO2 - Si do < 1 μm, uzyskując gładką powierzchnię.Dalsze rozrzedzanie można osiągnąć za pomocą reakcyjnego etsu jonowego (RIE)Ponadto udowodniono, że CMP wspomagany przez mokre utlenianie skutecznie zmniejsza chropowitość powierzchni i straty rozpraszania,podczas gdy wysokotemperaturowe wygrzewanie może jeszcze bardziej zoptymalizować jakość płytek.
                                                                 

Technologia wiązania płytek
Inną metodą przygotowania jest technologia wiązania płytek,który polega na wywieranie ciśnienia między płytkami z węglanu krzemu (SiC) i płytkami z krzemu (Si) i wykorzystaniu warstw termalno-tlenowych obu płytek do wiązaniaJednakże warstwa termalno-tlenkowania SiC może powodować lokalne defekty na interfejsie SiC-tlenku.W dodatku, warstwa dwutlenku krzemu na SiC jest zwykle przygotowywana przez osadzenie par chemicznych wzmocnionych przez plazmę (PECVD), a proces ten może również powodować pewne problemy strukturalne.

 
Aby przezwyciężyć powyższe wyzwania, zaproponowano nowy proces produkcji chipów 3C - SiCOI, który wykorzystuje proces wiązania anodowego w połączeniu ze szkłem borosilikatowym,zachowując w ten sposób wszystkie funkcje mikropracowania/CMOS i fotoniki SiCPonadto amorficzny SiC można również bezpośrednio osadzać na płytce SiO2/Si za pomocą PECVD lub rozpylania, dzięki czemu osiąga się uproszczoną integrację procesu.Wszystkie te metody są w pełni zgodne z procesami CMOS, dalsze promowanie stosowania SiCOI w dziedzinie fotoniki.
                                                                                 

Zalety
W porównaniu z istniejącymi platformami materiałowymi silisium-on-isolator (SOI), azotynku krzemu (SiN) i niobatu litu-on-isolator (LNOI),platforma materiałowa SiCOI wykazuje znaczące zalety w zastosowaniach optycznych i staje się platformą materiałową nowej generacji dla technologii kwantowejSzczegółowe zalety są następujące:

• Wykazuje doskonałą przejrzystość w zakresie długości fali od około 400 nm do około 5000 nm i osiąga wyjątkową wydajność z utratą przewodnika fali mniejszą niż 1 dB/cm.
• Wspiera wiele funkcji, takich jak modulacja elektrooptyczna, przełączanie termiczne i dostosowywanie częstotliwości.
• Wykazuje generowanie drugiej harmonii i inne nieliniowe cechy optyczne i może służyć jako platforma źródła jednego fotonu w oparciu o ośrodki kolorów.

 
- Nie.Wnioski

Ponadto SiCOI łączy w sobie zalety węglanu krzemu (SiC) w zakresie wysokiej przewodności cieplnej i wysokiego napięcia rozbicia z dobrymi właściwościami izolacyjnymi izolatorów,i zwiększa właściwości optyczne oryginalnej płytki SiCJest powszechnie stosowany w dziedzinie zaawansowanych technologii, takich jak zintegrowana fotonika, optyka kwantowa i urządzenia energetyczne.Naukowcy opracowali wiele wysokiej jakości elementów fotonicznych, w tym przewodników fal liniowych, rezonatorów mikrozaręczkowych, przewodników fal kryształowych fotonicznych, rezonatorów mikrodysków, modulatorów elektrooptycznych, interferometrów Mach - Zehnder (MZI) i rozdzielaczy wiązki.Komponenty te charakteryzują się niskimi stratami i wysoką wydajnością, zapewniając solidne podstawy techniczne dla komunikacji kwantowej, obliczeń fotonicznych i urządzeń o wysokiej częstotliwości.
 
 
Cienkie folie z węglika krzemu na izolatorze (SiCOI) są innowacyjnymi materiałami złożonymi, zwykle wytwarzanymi poprzez osadzanie cienkiej warstwy z jednokrystalicznego, wysokiej jakości węglika krzemu (SiC) (500~600 nm,w zależności od konkretnych zastosowań) na podłożu z dwutlenkiem krzemu (SiO2)SiC jest znany ze swojej wyjątkowej przewodności cieplnej, wysokiego napięcia rozpadu i wyjątkowej odporności chemicznej.ten materiał może jednocześnie spełniać wymagające wymagania wysokiej mocy, zastosowań o wysokiej częstotliwości i wysokiej temperaturze.
 
                                                      
 

Pytania i odpowiedzi

P1: Jaka jest różnica między SICOI a tradycyjnymi urządzeniami SiC-on-Si?
A:Substrat izolacyjny SICOI (np. Al2O3) eliminuje pasożytniczą pojemność i prądy wycieków z substratów krzemowych, unikając przy tym wad spowodowanych niezgodnością siatki.W rezultacie osiąga się wyższa niezawodność urządzenia i częstotliwości.
 
P2: Czy możesz podać typowy przypadek zastosowania SICOI w elektronice samochodowej?
- Nie.A:Inwertory Tesli Model 3 wykorzystują SiC MOSFET.
 
P3: Jakie są zalety SICOI w porównaniu z SOI (insulatorem silikonowym)?
- Nie.A:

• - Nie.Wydajność materiału:Szeroka przepustowość SICOI umożliwia pracę przy wyższej mocy i temperaturze, podczas gdy SOI jest ograniczona przez efekty ciepłego nośnika.
• Wydajność optyczna:SICOI osiąga straty przewodników fal <1 dB/cm, znacznie niższe niż ~3 dB/cm SOI, co czyni go odpowiednim dla fotoniki wysokiej częstotliwości.
• - Nie.Funkcjonalna ekspansja:SICOI obsługuje optykę nieliniową (np. drugą generację harmonijną), natomiast SOI opiera się głównie na efektach optycznych liniowych.

 
Produkty pokrewne