Ligação hidrofílica de wafer HPSI SiCOI de 4 a 6 polegadas

Imagem em destaque de wafer HPSI SiCOI de 4,6 polegadas com ligação hidrofílica

Descrição resumida:

Wafers de 4H-SiCOI semi-isolantes de alta pureza (HPSI) são desenvolvidos utilizando tecnologias avançadas de colagem e adelgaçamento. Os wafers são fabricados pela colagem de substratos de carbeto de silício 4H HPSI em camadas de óxido térmico por meio de dois métodos principais: colagem hidrofílica (direta) e colagem por ativação de superfície. Esta última introduz uma camada intermediária modificada (como silício amorfo, óxido de alumínio ou óxido de titânio) para melhorar a qualidade da colagem e reduzir bolhas, sendo especialmente adequada para aplicações ópticas. O controle da espessura da camada de carbeto de silício é obtido por meio de SmartCut baseado em implantação iônica ou por processos de retificação e polimento CMP. O SmartCut oferece alta precisão na uniformidade da espessura (50 nm a 900 nm com uniformidade de ±20 nm), mas pode induzir pequenos danos ao cristal devido à implantação iônica, afetando o desempenho do dispositivo óptico. Os processos de retificação e polimento CMP evitam danos ao material e são preferíveis para filmes mais espessos (350 nm–500 µm) e aplicações quânticas ou PIC, embora apresentem menor uniformidade de espessura (±100 nm). Os wafers padrão de 6 polegadas possuem uma camada de SiC de 1 µm ±0,1 µm sobre uma camada de SiO₂ de 3 µm em substratos de Si de 675 µm, com excepcional suavidade de superfície (Rq < 0,2 nm). Esses wafers HPSI SiCOI atendem à fabricação de dispositivos MEMS, PIC, quânticos e ópticos, com excelente qualidade de material e flexibilidade de processo.

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Características

Visão geral das propriedades do wafer SiCOI (carboneto de silício sobre isolante).

Os wafers de SiCOI são um substrato semicondutor de nova geração que combina carboneto de silício (SiC) com uma camada isolante, geralmente SiO₂ ou safira, para melhorar o desempenho em eletrônica de potência, radiofrequência (RF) e fotônica. Abaixo, segue uma visão geral detalhada de suas propriedades, categorizadas em seções principais:

Propriedade	Descrição
Composição do material	Camada de carbeto de silício (SiC) ligada a um substrato isolante (normalmente SiO₂ ou safira)
Estrutura cristalina	Normalmente, os politipos 4H ou 6H do SiC são conhecidos pela sua alta qualidade e uniformidade cristalina.
Propriedades elétricas	Alto campo elétrico de ruptura (~3 MV/cm), ampla banda proibida (~3,26 eV para 4H-SiC), baixa corrente de fuga.
Condutividade térmica	Alta condutividade térmica (~300 W/m·K), permitindo uma dissipação de calor eficiente.
Camada dielétrica	A camada isolante (SiO₂ ou safira) proporciona isolamento elétrico e reduz a capacitância parasita.
Propriedades Mecânicas	Alta dureza (~9 na escala de Mohs), excelente resistência mecânica e estabilidade térmica.
Acabamento da superfície	Geralmente ultralisa com baixa densidade de defeitos, adequada para fabricação de dispositivos.
Aplicações	Eletrônica de potência, dispositivos MEMS, dispositivos de RF, sensores que exigem alta tolerância a temperatura e tensão.

Os wafers de SiCOI (Carbeto de Silício sobre Isolante) representam uma estrutura avançada de substrato semicondutor, consistindo em uma fina camada de carbeto de silício (SiC) de alta qualidade ligada a uma camada isolante, tipicamente dióxido de silício (SiO₂) ou safira. O carbeto de silício é um semicondutor de banda proibida larga conhecido por sua capacidade de suportar altas tensões e temperaturas elevadas, além de excelente condutividade térmica e dureza mecânica superior, tornando-o ideal para aplicações eletrônicas de alta potência, alta frequência e alta temperatura.

A camada isolante nos wafers de SiCOI proporciona um isolamento elétrico eficaz, reduzindo significativamente a capacitância parasita e as correntes de fuga entre os dispositivos, melhorando assim o desempenho e a confiabilidade geral do dispositivo. A superfície do wafer é polida com precisão para alcançar uma suavidade extrema com defeitos mínimos, atendendo às exigências rigorosas da fabricação de dispositivos em micro e nanoescala.

Essa estrutura de material não apenas melhora as características elétricas dos dispositivos de SiC, como também aprimora significativamente o gerenciamento térmico e a estabilidade mecânica. Como resultado, os wafers de SiCOI são amplamente utilizados em eletrônica de potência, componentes de radiofrequência (RF), sensores de sistemas microeletromecânicos (MEMS) e eletrônica de alta temperatura. Em suma, os wafers de SiCOI combinam as propriedades físicas excepcionais do carbeto de silício com os benefícios de isolamento elétrico de uma camada isolante, fornecendo uma base ideal para a próxima geração de dispositivos semicondutores de alto desempenho.

Aplicação do wafer SiCOI

Dispositivos de eletrônica de potência

Interruptores de alta tensão e alta potência, MOSFETs e diodos.

Aproveite a ampla banda proibida, a alta tensão de ruptura e a estabilidade térmica do SiC.

Redução das perdas de energia e melhoria da eficiência em sistemas de conversão de energia.

Componentes de radiofrequência (RF)

Transistores e amplificadores de alta frequência

A baixa capacitância parasita devido à camada isolante melhora o desempenho de radiofrequência.

Adequado para sistemas de comunicação e radar 5G

Sistemas microeletromecânicos (MEMS)

Sensores e atuadores operando em ambientes hostis

A robustez mecânica e a inércia química prolongam a vida útil do dispositivo.

Inclui sensores de pressão, acelerômetros e giroscópios.

Eletrônica para Altas Temperaturas

Eletrônica para aplicações automotivas, aeroespaciais e industriais.

Operam de forma confiável em temperaturas elevadas, onde o silício falha.

Dispositivos fotônicos

Integração com componentes optoeletrônicos em substratos isolantes

Permite a integração de fotônica em chip com gerenciamento térmico aprimorado.

Perguntas e respostas sobre o wafer SiCOI

P:O que é um wafer SiCOI?

UM:A palavra SiCOI significa "Silicon Carbide-on-Insulator" (Carbeto de Silício sobre Isolante). Trata-se de um tipo de substrato semicondutor onde uma fina camada de carbeto de silício (SiC) é colada sobre uma camada isolante, geralmente dióxido de silício (SiO₂) ou, às vezes, safira. Essa estrutura é semelhante em conceito às conhecidas wafers de silício sobre isolante (SOI), mas utiliza SiC em vez de silício.