HPSI SiCOI-Wafer 4 6 Zoll Hydrophile Bindung

HPSI SiCOI-Wafer 4 6 Zoll Hydrophilic Bonding Ausgewähltes Bild

Kurze Beschreibung:

Hochreine halbisolierende (HPSI) 4H-SiCOI-Wafer werden mithilfe fortschrittlicher Bonding- und Dünnungstechnologien entwickelt. Die Wafer werden durch Bonden von 4H HPSI-Siliziumkarbidsubstraten auf thermische Oxidschichten hergestellt. Dabei kommen zwei Hauptverfahren zum Einsatz: hydrophiles (direktes) Bonden und oberflächenaktiviertes Bonden. Letzteres führt eine modifizierte Zwischenschicht (z. B. aus amorphem Silizium, Aluminiumoxid oder Titanoxid) ein, um die Bondqualität zu verbessern und Blasenbildung zu reduzieren. Dies ist besonders für optische Anwendungen geeignet. Die Dickenkontrolle der Siliziumkarbidschicht erfolgt durch ionenimplantationsbasiertes SmartCut oder Schleif- und CMP-Polierverfahren. SmartCut bietet eine hochpräzise Dickengleichmäßigkeit (50–900 nm mit ±20 nm Gleichmäßigkeit), kann jedoch durch die Ionenimplantation leichte Kristallschäden verursachen und so die Leistung optischer Geräte beeinträchtigen. Schleifen und CMP-Polieren vermeiden Materialschäden und werden bevorzugt für dickere Schichten (350 nm–500 µm) sowie Quanten- oder PIC-Anwendungen eingesetzt, allerdings mit geringerer Dickengleichmäßigkeit (±100 nm). Standard-6-Zoll-Wafer bestehen aus einer 1 µm ±0,1 µm dicken SiC-Schicht auf einer 3 µm dicken SiO2-Schicht auf 675 µm dicken Si-Substraten mit außergewöhnlicher Oberflächenglätte (Rq < 0,2 nm). Diese HPSI-SiCOI-Wafer eignen sich für die Herstellung von MEMS-, PIC-, Quanten- und optischen Geräten mit hervorragender Materialqualität und Prozessflexibilität.

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Merkmale

Übersicht über die Eigenschaften von SiCOI-Wafer (Siliziumkarbid auf Isolator)

SiCOI-Wafer sind Halbleitersubstrate der neuen Generation, die Siliziumkarbid (SiC) mit einer Isolierschicht, häufig SiO₂ oder Saphir, kombinieren, um die Leistung in der Leistungselektronik, HF und Photonik zu verbessern. Nachfolgend finden Sie eine detaillierte Übersicht ihrer Eigenschaften, unterteilt nach Schlüsselbereichen:

Eigentum	Beschreibung
Materialzusammensetzung	Siliziumkarbidschicht (SiC), die auf einem isolierenden Substrat (normalerweise SiO₂ oder Saphir) gebunden ist
Kristallstruktur	Typischerweise 4H- oder 6H-Polytypen von SiC, bekannt für hohe Kristallqualität und Gleichmäßigkeit
Elektrische Eigenschaften	Hohes Durchbruchselektrofeld (~3 MV/cm), große Bandlücke (~3,26 eV für 4H-SiC), geringer Leckstrom
Wärmeleitfähigkeit	Hohe Wärmeleitfähigkeit (~300 W/m·K) ermöglicht eine effiziente Wärmeableitung
Dielektrische Schicht	Isolierschicht (SiO₂ oder Saphir) sorgt für elektrische Isolierung und reduziert die parasitäre Kapazität
Mechanische Eigenschaften	Hohe Härte (~9 Mohs-Skala), ausgezeichnete mechanische Festigkeit und thermische Stabilität
Oberflächenbeschaffenheit	Typischerweise ultraglatt mit geringer Defektdichte, geeignet für die Geräteherstellung
Anwendungen	Leistungselektronik, MEMS-Geräte, HF-Geräte, Sensoren, die eine hohe Temperatur- und Spannungstoleranz erfordern

SiCOI-Wafer (Silicon Carbide-on-Insulator) stellen eine fortschrittliche Halbleitersubstratstruktur dar. Sie besteht aus einer hochwertigen dünnen Schicht Siliziumkarbid (SiC), die auf eine Isolierschicht, typischerweise Siliziumdioxid (SiO₂) oder Saphir, aufgebracht ist. Siliziumkarbid ist ein Halbleiter mit großer Bandlücke, der für seine Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Spannungen und Temperaturen bekannt ist. Zudem zeichnet er sich durch eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und hohe mechanische Härte aus. Dadurch eignet er sich ideal für elektronische Anwendungen mit hoher Leistung, hohen Frequenzen und hohen Temperaturen.

Die Isolierschicht in SiCOI-Wafern sorgt für eine effektive elektrische Isolierung, reduziert parasitäre Kapazitäten und Leckströme zwischen den Bauelementen deutlich und verbessert so die Gesamtleistung und Zuverlässigkeit der Bauelemente. Die Waferoberfläche wird präzise poliert, um eine ultraglatte Oberfläche mit minimalen Defekten zu erreichen und so den hohen Anforderungen der Mikro- und Nanobauelementfertigung gerecht zu werden.

Diese Materialstruktur verbessert nicht nur die elektrischen Eigenschaften von SiC-Bauelementen, sondern steigert auch das Wärmemanagement und die mechanische Stabilität erheblich. Daher finden SiCOI-Wafer breite Anwendung in der Leistungselektronik, in Hochfrequenzkomponenten (RF), in mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) und in der Hochtemperaturelektronik. Insgesamt vereinen SiCOI-Wafer die außergewöhnlichen physikalischen Eigenschaften von Siliziumkarbid mit den Vorteilen der elektrischen Isolation einer Isolatorschicht und bilden so die ideale Grundlage für die nächste Generation leistungsstarker Halbleiterbauelemente.

Anwendung von SiCOI-Wafer

Leistungselektronische Geräte

Hochspannungs- und Hochleistungsschalter, MOSFETs und Dioden

Profitieren Sie von der großen Bandlücke, der hohen Durchbruchspannung und der thermischen Stabilität von SiC

Reduzierte Leistungsverluste und verbesserte Effizienz in Stromumwandlungssystemen

Hochfrequenzkomponenten (RF)

Hochfrequenztransistoren und -verstärker

Geringe parasitäre Kapazität aufgrund der Isolierschicht verbessert die HF-Leistung

Geeignet für 5G-Kommunikation und Radarsysteme

Mikroelektromechanische Systeme (MEMS)

Sensoren und Aktoren für den Einsatz in rauen Umgebungen

Mechanische Robustheit und chemische Inertheit verlängern die Lebensdauer des Geräts

Enthält Drucksensoren, Beschleunigungsmesser und Gyroskope

Hochtemperaturelektronik

Elektronik für Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Industrieanwendungen

Zuverlässiger Betrieb bei erhöhten Temperaturen, bei denen Silizium versagt

Photonische Geräte

Integration mit optoelektronischen Komponenten auf Isolatorsubstraten

Ermöglicht On-Chip-Photonik mit verbessertem Wärmemanagement

Fragen und Antworten zu SiCOI-Wafern

Q:Was ist ein SiCOI-Wafer?

A:SiCOI-Wafer steht für Silicon Carbide-on-Insulator-Wafer. Es handelt sich um ein Halbleitersubstrat, bei dem eine dünne Schicht Siliziumkarbid (SiC) auf eine Isolierschicht, meist Siliziumdioxid (SiO₂) oder manchmal Saphir, aufgebracht ist. Diese Struktur ähnelt konzeptionell den bekannten Silicon-on-Insulator-Wafern (SOI), verwendet jedoch SiC anstelle von Silizium.