HPSI SiCOI-Wafer 4 6 Zoll hydrophobe Verbindung

Kurzbeschreibung:

Hochreine, halbisolierende (HPSI) 4H-SiCOI-Wafer werden mithilfe fortschrittlicher Bond- und Dünnungstechnologien hergestellt. Die Wafer werden durch Bonden von 4H-HPSI-Siliciumcarbid-Substraten auf thermische Oxidschichten mittels zweier Schlüsselverfahren gefertigt: hydrophiles (direktes) Bonden und oberflächenaktiviertes Bonden. Letzteres Verfahren führt eine modifizierte Zwischenschicht (z. B. amorphes Silicium, Aluminiumoxid oder Titanoxid) ein, um die Bondqualität zu verbessern und Blasenbildung zu reduzieren. Es eignet sich besonders für optische Anwendungen. Die Dickenkontrolle der Siliciumcarbidschicht wird durch ionenimplantationsbasiertes SmartCut oder Schleif- und CMP-Polierprozesse erreicht. SmartCut bietet eine hohe Präzision bei der Dickenhomogenität (50 nm–900 nm mit ±20 nm Genauigkeit), kann jedoch durch Ionenimplantation leichte Kristallschäden verursachen, die die Leistung optischer Bauelemente beeinträchtigen. Schleifen und CMP-Polieren vermeiden Materialbeschädigungen und sind daher für dickere Schichten (350 nm–500 µm) sowie Quanten- und PIC-Anwendungen geeignet, allerdings mit geringerer Schichtdickenhomogenität (±100 nm). Standardmäßige 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 und weisen eine außergewöhnliche Oberflächenglätte (Rq < 0,2 nm) auf. Diese HPSI-SiCOI-Wafer eignen sich dank ihrer hervorragenden Materialqualität und Prozessflexibilität ideal für die Herstellung von MEMS-, PIC-, Quanten- und optischen Bauelementen.

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Merkmale

Übersicht über die Eigenschaften von SiCOI-Wafern (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, Hochfrequenztechnik und Photonik zu verbessern. Nachfolgend finden Sie eine detaillierte Übersicht ihrer Eigenschaften, unterteilt in wichtige Abschnitte:

Eigentum	Beschreibung
Materialzusammensetzung	Siliziumkarbid (SiC)-Schicht, die auf ein isolierendes Substrat (typischerweise SiO₂ oder Saphir) aufgebracht ist
Kristallstruktur	Typischerweise handelt es sich um 4H- oder 6H-Polytypen von SiC, die für ihre hohe Kristallqualität und Gleichmäßigkeit bekannt sind.
Elektrische Eigenschaften	Hohe Durchbruchfeldstärke (~3 MV/cm), große Bandlücke (~3,26 eV für 4H-SiC), geringer Leckstrom
Wärmeleitfähigkeit	Hohe Wärmeleitfähigkeit (~300 W/m·K), die eine effiziente Wärmeableitung ermöglicht
Dielektrische Schicht	Die Isolierschicht (SiO₂ oder Saphir) sorgt für elektrische Isolation und reduziert die parasitäre Kapazität.
Mechanische Eigenschaften	Hohe Härte (ca. 9 auf der Mohs-Skala), ausgezeichnete mechanische Festigkeit und thermische Stabilität
Oberflächenbeschaffenheit	Typischerweise ultra-glatt mit geringer Defektdichte, geeignet für die Geräteherstellung
Anwendungen	Leistungselektronik, MEMS-Bauelemente, HF-Bauelemente, Sensoren, die eine hohe Temperatur- und Spannungstoleranz erfordern

SiCOI-Wafer (Siliciumcarbid-auf-Isolator) stellen eine fortschrittliche Halbleitersubstratstruktur dar. Sie bestehen aus einer hochwertigen, dünnen Schicht aus Siliciumcarbid (SiC), die auf eine Isolierschicht, typischerweise Siliciumdioxid (SiO₂) oder Saphir, aufgebracht ist. Siliciumcarbid ist ein Halbleiter mit großer Bandlücke, der für seine Beständigkeit gegenüber hohen Spannungen und Temperaturen sowie seine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und hohe mechanische Härte bekannt ist. 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 Isolation und reduziert parasitäre Kapazitäten und Leckströme zwischen den Bauelementen signifikant. Dadurch werden die Gesamtleistung und Zuverlässigkeit der Bauelemente verbessert. Die Waferoberfläche ist präzise poliert, um eine extrem glatte Oberfläche mit minimalen Defekten zu erzielen und die hohen Anforderungen der Mikro- und Nanobauelementfertigung zu erfüllen.

Diese Materialstruktur verbessert nicht nur die elektrischen Eigenschaften von SiC-Bauelementen, sondern optimiert auch das Wärmemanagement und die mechanische Stabilität erheblich. Daher finden SiCOI-Wafer breite Anwendung in der Leistungselektronik, bei Hochfrequenzkomponenten (HF), in mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) und in der Hochtemperaturelektronik. Insgesamt vereinen SiCOI-Wafer die herausragenden physikalischen Eigenschaften von Siliziumkarbid mit den Vorteilen der elektrischen Isolation durch eine Isolierschicht und bilden somit eine ideale Grundlage für die nächste Generation von Hochleistungshalbleiterbauelementen.

Anwendung von SiCOI-Wafern

Leistungselektronische Bauelemente

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 Leistungswandlungssystemen

Hochfrequenzkomponenten (HF-Komponenten)

Hochfrequenztransistoren und -verstärker

Die geringe parasitäre Kapazität aufgrund der Isolierschicht verbessert die HF-Leistung

Geeignet für 5G-Kommunikations- und Radarsysteme

Mikroelektromechanische Systeme (MEMS)

Sensoren und Aktoren, die in rauen Umgebungen arbeiten

Mechanische Robustheit und chemische Inertheit verlängern die Lebensdauer des Geräts

Beinhaltet Drucksensoren, Beschleunigungsmesser und Gyroskope

Hochtemperaturelektronik

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

Zuverlässiger Betrieb bei erhöhten Temperaturen, bei denen Silizium versagt.

Photonische Bauelemente

Integration mit optoelektronischen Komponenten auf isolierenden Substraten

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 aus Siliziumkarbid (SiC) auf eine Isolierschicht, üblicherweise Siliziumdioxid (SiO₂) oder gelegentlich Saphir, aufgebracht ist. Diese Struktur ist konzeptionell ähnlich den bekannten Silicon-on-Insulator (SOI)-Wafern, verwendet jedoch SiC anstelle von Silizium.