SiC على عازل SiCOI الرواسب التوصيل الحراري العالي النطاق العريض

تقدم

الصفائح الرقيقة للكربيد السيليكوني على العازل (SiCOI) هي مواد مركبة مبتكرة ، يتم تصنيعها عادةً عن طريق إيداع طبقة رقيقة من الكربيد السيليكوني (SiC) ذو الكريستال الواحد عالية الجودة (500 ∼ 600 nm ،اعتماداً على التطبيقات المحددة) على رصيف ثاني أكسيد السيليكون (SiO2)يشتهر بـ (سي سي سي) بمروره الحراري الاستثنائي، وجهد التفكيك العالي، ومقاومته الكيميائية المتميزةهذه المادة يمكن أن تلبي في نفس الوقت متطلبات متطلبة من قوة عالية، التطبيقات عالية التردد، وارتفاع درجة الحرارة.
                                                               

المبدأ

يمكن تحقيق تصنيع الأفلام الرقيقة من SiCOI باستخدام عمليات متوافقة مع CMOS مثل قطع الأيونات والربط ، مما يتيح التكامل السلس مع الدوائر الإلكترونية الحالية.

عملية قطع الأيونات
إحدى العمليات تستند إلى قطع الأيونات (القطع الذكي) ونقل طبقة SiC ، تليها ربط المجموعة.وقد تم تطبيق هذه التقنية على إنتاج واسع النطاق من رقائق السيليكون على العازل (SOI)ومع ذلك ، في تطبيقات SiC ، قد يقدم زرع الأيونات تلفًا لا يمكن استرداده عن طريق التسخين الحراري ، مما يؤدي إلى خسائر مفرطة في الهياكل الفوتونية.التسخين الحراري عالي درجة الحرارة الذي يتجاوز 1000 درجة مئوية ليس متوافقًا دائمًا مع متطلبات عملية معينة.

 
لمعالجة هذه المشكلات ، يمكن استخدام تقنيات الطحن واللمع الميكانيكي الكيميائي (CMP) لتخفيف كومة SiC / SiO2 - Si المرتبطة مباشرة إلى < 1 μm ، لتحقيق سطح ناعم.يمكن تحقيق مزيد من الرقابة عن طريق الحفر الأيوني التفاعلي (RIE)، والذي يقلل من الخسائر في هياكل SiCOI. علاوة على ذلك ، ثبت أن CMP بمساعدة الأكسدة الرطبة يقلل بفعالية من خشونة السطح وخسائر التشتت ،في حين أن التسخين عالي الحرارة يمكن أن يزيد من تحسين نوعية الوافر.
                                                                 

تكنولوجيا ربط الوافر
طريقة أخرى للتحضير هي تقنية ربط الوافر،والذي ينطوي على تطبيق الضغط بين الكربيد السيليكوني (SiC) و سلة السيليكون (Si) واستخدام طبقات الأكسدة الحرارية من السطلتين للاتصالومع ذلك، فإن طبقة الأكسدة الحرارية لـ SiC قد تسبب عيوب محلية في واجهة SiC - oxide. قد تؤدي هذه العيوب إلى زيادة الخسارة البصرية أو تشكيل مصائد الشحن.بالإضافة إلىعادة ما يتم إعداد طبقة ثاني أكسيد السيليكون على SiC عن طريق ترسب البخار الكيميائي المعزز بالبلازما (PECVD) ، وقد تؤدي هذه العملية أيضًا إلى بعض المشاكل الهيكلية.

 
للتغلب على التحديات المذكورة أعلاه ، تم اقتراح عملية تصنيع جديدة لشرطة 3C - SiCOI ، والتي تتبنى عملية ربط بيولوجية مع زجاج البوروسيليكات ،وبالتالي الحفاظ على جميع وظائف السيليكون الميكرو الماكينية / CMOS و SiC الفوتونيكسبالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضاً إيداع SiC غير المتحركة مباشرة على رقاقة SiO2 / Si بواسطة PECVD أو التنقيط ، وبالتالي تحقيق تكامل عملية مبسطة.كل هذه الطرق متوافقة تماما مع عمليات CMOS، وتعزيز تطبيق SiCOI في مجال الفوتونيات.
                                                                                 

المزايا
بالمقارنة مع منصات المواد الحالية من عازل السيليكون على (SOI) ، نتريد السيليكون (SiN) ، ونيوبات الليثيوم على عازل (LNOI)منصة المواد SiCOI تظهر مزايا كبيرة في التطبيقات البصرية وتظهر كمنصة مواد الجيل التالي لتكنولوجيا الكمالمزايا المحددة هي:

• يظهر شفافية ممتازة في نطاق طول الموجة من حوالي 400 نانومتر إلى حوالي 5000 نانومتر ويحقق أداءً متميزًا مع فقدان الموجهات أقل من 1 ديسيبل / سم.
• يدعم وظائف متعددة مثل تعديل البصري الكهربائي، التبديل الحراري، وتعديل التردد.
• يظهر الجيل الثاني المتناغم وغيره من الخصائص البصرية غير الخطية ويمكن أن يكون بمثابة منصة مصدر فوتون واحد على أساس مراكز الألوان.

 
- نعمالتطبيقات

وبالإضافة إلى ذلك، يجمع SiCOI بين مزايا كربيد السيليكون (SiC) في التوصيل الحراري العالي وجهد الانهيار العالي مع الخصائص العازلة الكهربائية الجيدة للعازلات،وتعزز الخصائص البصرية للوفحة الأصليةيستخدم على نطاق واسع في مجالات التكنولوجيا العالية مثل الفوتونيات المتكاملة والبصريات الكمية وأجهزة الطاقةالباحثون قاموا بتطوير عدد كبير من المكونات الفوتونية عالية الجودة، بما في ذلك الموجهات الخطية ، وموجات الموجات الكريستالية الفوتونية ، وموجات القرص الصغير ، وموجات الموجات الكهربائية البصرية ، وموجات التداخل ماخ - زيندر (MZIs) ، ومجزات الشعاع.هذه المكونات تتميز بخسائر منخفضة وأداء عالي، وتوفير أساس تقني متين للاتصالات الكمومية، الحوسبة الفوتونية، وأجهزة الطاقة عالية التردد.
 
 
الصفائح الرقيقة للكربيد السيليكوني على العازل (SiCOI) هي مواد مركبة مبتكرة ، يتم تصنيعها عادةً عن طريق إيداع طبقة رقيقة من الكربيد السيليكوني (SiC) ذو الكريستال الواحد عالية الجودة (500 ∼ 600 nm ،اعتماداً على التطبيقات المحددة) على رصيف ثاني أكسيد السيليكون (SiO2)يشتهر بـ (سي سي سي) بمروره الحراري الاستثنائي، وجهد التفكيك العالي، ومقاومته الكيميائية المتميزةهذه المادة يمكن أن تلبي في نفس الوقت متطلبات متطلبة من قوة عالية، التطبيقات عالية التردد، وارتفاع درجة الحرارة.
 
                                                      
 

أسئلة وأجوبة

س1: ما هو الفرق بين جهاز SICOI والأجهزة التقليدية SiC-on-Si؟
أ:يزيل الركيزة العازلة لـ SICOI (على سبيل المثال ، Al2O3) القدرة الطفيلية وتدفق التيارات من الركيزات السيليكونية مع تجنب العيوب الناجمة عن عدم تطابق الشبكة.هذا يؤدي إلى موثوقية جهاز متفوقة وأداء التردد.
 
س2: هل يمكنك تقديم حالة تطبيق نموذجية لـ SICOI في الإلكترونيات السياراتية؟
- نعمأ:تستخدم محولات تيسلا موديل 3 سي سي MOSFETs. يمكن للأجهزة المستقبلية القائمة على SICOI تحسين كثافة الطاقة ومستويات درجة الحرارة التشغيلية.
 
س3: ما هي مزايا SICOI مقارنة مع SOI (السيليكون على عازل) ؟
- نعمأ:

• - نعمأداء المواد:يسمح الفجوة النطاقية الواسعة لـ SICOI بالعمل في طاقة ودرجات حرارة أعلى ، في حين أن SOI محدودة بتأثيرات الناقل الساخن.
• الأداء البصري:SICOI يحقق خسائر الموجهات الموجية من < 1 dB / cm ، أقل بكثير من SOI ~ 3 dB / cm ، مما يجعلها مناسبة للفوتونيات عالية التردد.
• - نعمالتوسع الوظيفي:يدعم SICOI البصريات غير الخطية (على سبيل المثال ، الجيل الثاني الهارموني) ، بينما يعتمد SOI بشكل أساسي على التأثيرات البصرية الخطية.

 
منتجات ذات صلة