SiCOI 웨이퍼 4인치 6인치 HPSI SiC SiO2 Si 기질 구조
SiCOI 웨이퍼의 구조
HPB(고성능 본딩), BIC(본딩 집적 회로), SOD(실리콘 온 다이아몬드 또는 실리콘 온 인슐레이터 유사 기술) 등이 포함됩니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
성과 지표:
정확도, 오류 유형(예: "오류 없음", "값 거리") 및 두께 측정(예: "직접 레이어 두께/kg")과 같은 매개변수를 나열합니다.
"ADDR/SYGBDT," "10/0," 등의 제목 아래에 숫자 값(실험적 또는 프로세스 매개변수)이 있는 표입니다.
층 두께 데이터:
"L1 두께(A)"에서 "L270 두께(A)"까지 라벨이 붙은 광범위한 반복 항목(아마도 옹스트롬 단위, 1 Å = 0.1 nm).
첨단 반도체 웨이퍼에서 일반적인 각 층의 두께를 정밀하게 제어할 수 있는 다층 구조를 제안합니다.
SiCOI 웨이퍼 구조
SiCOI(Silicon Carbide on Insulator)는 실리콘 카바이드(SiC)와 절연층을 결합한 특수 웨이퍼 구조로, SOI(Silicon-on-Insulator)와 유사하지만 고전력/고온 애플리케이션에 최적화되어 있습니다. 주요 특징은 다음과 같습니다.
레이어 구성:
최상층: 높은 전자 이동도와 열적 안정성을 갖춘 단결정 실리콘 카바이드(SiC)
매립형 절연체: 일반적으로 기생 용량을 줄이고 절연성을 향상시키기 위해 SiO₂(산화물) 또는 다이아몬드(SOD)를 사용합니다.
기본 기판: 기계적 지지를 위한 실리콘 또는 다결정 SiC
SiCOI 웨이퍼의 특성
전기적 특성 넓은 밴드갭(4H-SiC의 경우 3.2eV): 높은 파괴 전압(실리콘보다 10배 이상 높음)이 가능합니다. 누설 전류를 줄여 전력 장치의 효율을 향상시킵니다.
높은 전자 이동도:~900 cm²/V·s(4H-SiC) 대 ~1,400 cm²/V·s(Si)이지만 고전계 성능이 더 우수합니다.
낮은 온 저항:SiCOI 기반 트랜지스터(예: MOSFET)는 전도 손실이 더 낮습니다.
뛰어난 단열성:매립 산화물(SiO₂) 또는 다이아몬드 층은 기생 용량과 크로스토크를 최소화합니다.
- 열적 특성높은 열전도도: SiC(4H-SiC의 경우 ~490 W/m·K) 대 Si(~150 W/m·K). 다이아몬드(절연체로 사용하는 경우)는 2,000 W/m·K를 초과하여 방열을 향상시킵니다.
열 안정성:300°C 이상에서 안정적으로 작동합니다(실리콘의 경우 약 150°C). 전력 전자 장치의 냉각 요구 사항을 줄입니다.
3. 기계적 및 화학적 특성극한 경도(~9.5 모스): 마모에 강하여 SiCOI는 혹독한 환경에서도 내구성이 뛰어납니다.
화학적 불활성:산성/알칼리성 조건에서도 산화 및 부식을 방지합니다.
낮은 열팽창:다른 고온 재료(예: GaN)와 잘 맞습니다.
4. 구조적 장점(대량 SiC 또는 SOI 대비)
기판 손실 감소:절연층은 기판으로의 전류 누출을 방지합니다.
향상된 RF 성능:기생 용량이 낮으면 전환 속도가 더 빨라집니다(5G/mmWave 장치에 유용함).
유연한 디자인:얇은 SiC 상단 레이어는 최적화된 장치 확장(예: 트랜지스터의 초박형 채널)을 가능하게 합니다.
SOI 및 벌크 SiC와의 비교
| 재산 | SiCOI | SOI(Si/SiO₂/Si) | 벌크 SiC |
| 밴드갭 | 3.2eV(SiC) | 1.1 eV(실리콘) | 3.2eV(SiC) |
| 열전도도 | 높음(SiC + 다이아몬드) | 낮음(SiO₂가 열 흐름을 제한함) | 높음(SiC만 해당) |
| 파괴 전압 | 매우 높음 | 보통의 | 매우 높음 |
| 비용 | 더 높은 | 낮추다 | 최고(순수 SiC) |
SiCOI 웨이퍼의 응용 분야
전력 전자
SiCOI 웨이퍼는 MOSFET, 쇼트키 다이오드, 전력 스위치와 같은 고전압 및 고전력 반도체 소자에 널리 사용됩니다. SiC의 넓은 밴드갭과 높은 항복 전압은 효율적인 전력 변환을 가능하게 하며, 손실은 줄이고 열 성능은 향상시킵니다.
무선 주파수(RF) 장치
SiCOI 웨이퍼의 절연층은 기생 커패시턴스를 줄여 통신, 레이더, 5G 기술에 사용되는 고주파 트랜지스터와 증폭기에 적합합니다.
마이크로전자기계 시스템(MEMS)
SiCOI 웨이퍼는 SiC의 화학적 불활성과 기계적 강도로 인해 혹독한 환경에서도 안정적으로 작동하는 MEMS 센서와 액추에이터를 제조하기 위한 견고한 플랫폼을 제공합니다.
고온 전자 장치
SiCOI는 고온에서도 성능과 신뢰성을 유지하는 전자 장치를 구현하여 기존 실리콘 장치가 작동하지 않는 자동차, 항공우주 및 산업용 애플리케이션에 이점을 제공합니다.
광자 및 광전자 소자
SiC의 광학적 특성과 절연층의 결합은 향상된 열 관리를 통해 광자 회로의 통합을 용이하게 합니다.
방사선 강화 전자 장치
SiC의 고유한 방사선 내성으로 인해 SiCOI 웨이퍼는 고방사선 환경을 견뎌내는 장치가 필요한 우주 및 핵 분야에 이상적입니다.
SiCOI 웨이퍼 Q&A
Q1: SiCOI 웨이퍼란 무엇인가요?
A: SiCOI는 Silicon Carbide-on-Insulator의 약자로, 실리콘 카바이드(SiC) 박막을 절연층(일반적으로 이산화규소, SiO₂) 위에 접합한 반도체 웨이퍼 구조입니다. 이 절연층은 실리콘 기판으로 지지됩니다. 이 구조는 SiC의 우수한 특성과 절연체와의 전기적 절연성을 결합합니다.
Q2: SiCOI 웨이퍼의 주요 장점은 무엇입니까?
A: 주요 장점으로는 높은 항복 전압, 넓은 밴드갭, 뛰어난 열전도도, 우수한 기계적 경도, 그리고 절연층으로 인한 기생 커패시턴스 감소가 있습니다. 이는 소자 성능, 효율 및 신뢰성 향상으로 이어집니다.
Q3: SiCOI 웨이퍼의 일반적인 응용 분야는 무엇입니까?
A: 전력 전자 장치, 고주파 RF 장치, MEMS 센서, 고온 전자 장치, 광자 장치 및 방사선 경화 전자 장치에 사용됩니다.
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