SiC на изоляторе SiCOI субстраты с высокой теплопроводностью широкий диапазон

Введение

Силиконовый карбид на изоляторе (SiCOI) тонкие пленки являются инновационными композитными материалами, обычно изготовленными путем отложения однокристаллического, высококачественного карбида кремния (SiC) тонкий слой (500 ≈ 600 нм,в зависимости от конкретных применений) на субстрат диоксида кремния (SiO2)SiC известен своей исключительной теплопроводностью, высоким разрывным напряжением и исключительной химической устойчивостью.Этот материал может одновременно удовлетворять требованиям высокой мощности, высокочастотных и высокотемпературных применений.
                                                               

Принцип

Изготовление тонких пленок SiCOI может быть достигнуто с использованием процессов, совместимых с CMOS, таких как ионная резка и связь, что позволяет бесшовную интеграцию с существующими электронными схемами.

Процесс ионного резки
Один из процессов основан на ионной резке (Smart Cut) и переносе слоя SiC, за которым следует связывание пластин.Этот метод применяется для крупномасштабного производства кремниевых пластин на изоляторе (SOI).Однако в применении SiC имплантация ионов может привести к повреждению, которое не может быть восстановлено термической отжигом, что приводит к чрезмерным потерям фотонических структур.высокотемпературная термическая отжига более 1000°C не всегда совместима с определенными требованиями процесса.

 
Для решения этих вопросов можно использовать методы шлифования и химической механической полировки (CMP), чтобы напрямую разбавить соединенный SiC/SiO2 - Si стек до < 1 мкм, достигнув гладкой поверхности.Дальнейшее разжижение может быть достигнуто с помощью реактивного ионного офорта (RIE), что минимизирует потери в структурах SiCOI. Кроме того, было доказано, что CMP с помощью влажной окисления эффективно уменьшает шероховатость поверхности и потери рассеяния,В то время как высокотемпературная отжига может еще больше оптимизировать качество пластины.
                                                                 

Технология соединения пластин
Другим способом приготовления является технология склеивания пластин,который включает в себя давление между карбидом кремния (SiC) и кремниевыми (Si) пластинами и использование тепловых слоев окисления двух пластин для склеиванияТем не менее, тепловой окислительный слой SiC может вызывать локальные дефекты на интерфейсе SiC-оксид. Эти дефекты могут привести к увеличению оптической потери или образованию зарядных ловушек.Кроме того,, слой диоксида кремния на SiC обычно получают путем плазменного химического отложения паров (PECVD), и этот процесс также может привести к определенным структурным проблемам.

 
Чтобы преодолеть вышеуказанные проблемы, был предложен новый процесс производства чипов 3C - SiCOI, который использует процесс анодного связывания в сочетании с боросиликатным стеклом,таким образом, сохраняя все функции кремниевой микромашины / CMOS и SiC фотоникиКроме того, аморфный SiC также может быть непосредственно отложен на пластинке SiO2/Si с помощью PECVD или распыливания, таким образом достигая упрощенной интеграции процесса.Все эти методы полностью совместимы с процессами CMOS, дальнейшее продвижение применения SiCOI в области фотоники.
                                                                                 

Преимущества
В сравнении с существующими материальными платформами изделий типа кремниевого изолятора (SOI), нитрида кремния (SiN) и ниобатового лития (LNOI),Материальная платформа SiCOI демонстрирует значительные преимущества в оптических приложениях и выступает в качестве материальной платформы следующего поколения для квантовой технологииКонкретные преимущества:

• Он обладает отличной прозрачностью в диапазоне длин волн от приблизительно 400 до приблизительно 5000 нм и достигает выдающихся характеристик с потерей волновода менее 1 дБ/см.
• Он поддерживает множество функций, таких как электрооптическая модуляция, тепловое переключение и частотная настройка.
• Он демонстрирует второе гармоническое поколение и другие нелинейные оптические характеристики и может служить платформой одного фотонного источника на основе цветовых центров.

 
- Что?Заявления

Кроме того, SiCOI сочетает в себе преимущества карбида кремния (SiC) в высокой теплопроводности и высоком разрывном напряжении с хорошими электрическими изоляционными свойствами изоляторов,и улучшает оптические свойства оригинальной пластинки SiCОн широко используется в высокотехнологичных областях, таких как интегрированная фотоника, квантовая оптика и энергетические устройства.Исследователи разработали большое количество высококачественных фотонических компонентов, включая линейные волноводы, микрорезонаторы, фотонические кристаллические волноводы, микродисковые резонаторы, электрооптические модуляторы, интерферометры Маха - Зендера (МЗИ) и разделители лучей.Эти компоненты отличаются низкими потерями и высокой производительностью, обеспечивая прочную техническую основу для квантовой связи, фотонических вычислений и высокочастотных энергетических устройств.
 
 
Силиконовый карбид на изоляторе (SiCOI) тонкие пленки являются инновационными композитными материалами, обычно изготовленными путем отложения однокристаллического, высококачественного карбида кремния (SiC) тонкий слой (500 ≈ 600 нм,в зависимости от конкретных применений) на субстрат диоксида кремния (SiO2)SiC известен своей исключительной теплопроводностью, высоким разрывным напряжением и исключительной химической устойчивостью.Этот материал может одновременно удовлетворять требованиям высокой мощности, высокочастотных и высокотемпературных применений.
 
                                                      
 

Вопросы и ответы

Вопрос 1: В чем разница между SICOI и традиционными SiC-on-Si устройствами?
А:Изоляционный субстрат SICOI (например, Al2O3) устраняет паразитарную емкость и утечки из кремниевых субстрат, избегая дефектов, вызванных несоответствием решетки.Это приводит к превосходной надежности устройства и частотной производительности.
 
Q2: Можете ли вы предоставить типичный случай применения SICOI в автомобильной электронике?
- Что?А:Инверторы Tesla Model 3 используют SiC MOSFET.
 
Вопрос 3: Каковы преимущества SICOI по сравнению с SOI (силиконовый изолятор)?
- Что?А:

• - Что?Производительность материала:Широкий диапазон SICOI позволяет работать при более высокой мощности и температуре, в то время как SOI ограничен эффектами горячего носителя.
• Оптическая производительность:SICOI достигает потерь волновода <1 дБ/см, что значительно ниже, чем ~3 дБ/см у SOI, что делает его подходящим для высокочастотной фотоники.
• - Что?Функциональное расширение:SICOI поддерживает нелинейную оптику (например, второе гармоническое поколение), в то время как SOI в основном полагается на линейные оптические эффекты.

 
Сопутствующие продукты