SICOI (सिलिकॉन कार्बाइड ऑन इंसुलेटर) वेफर्स SiC फिल्म ऑन सिलिकॉन
विस्तृत आरेख
इंसुलेटर पर सिलिकॉन कार्बाइड (SICOI) वेफर्स का परिचय
सिलिकॉन कार्बाइड ऑन इंसुलेटर (SICOI) वेफर्स अगली पीढ़ी के अर्धचालक सब्सट्रेट हैं जो सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) के उत्कृष्ट भौतिक और इलेक्ट्रॉनिक गुणों को सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO₂) या सिलिकॉन नाइट्राइड (Si₃N₄) जैसी इंसुलेटिंग बफर परत की उत्कृष्ट विद्युत पृथक्करण विशेषताओं के साथ एकीकृत करते हैं। एक विशिष्ट SICOI वेफर में एक पतली एपिटैक्सियल SiC परत, एक मध्यवर्ती इंसुलेटिंग फिल्म और एक सहायक आधार सब्सट्रेट होता है, जो सिलिकॉन या SiC हो सकता है।
यह हाइब्रिड संरचना उच्च-शक्ति, उच्च-आवृत्ति और उच्च-तापमान वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की कठोर आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए डिज़ाइन की गई है। एक इंसुलेटिंग परत को शामिल करके, SICOI वेफर्स परजीवी धारिता को कम करते हैं और रिसाव धाराओं को दबाते हैं, जिससे उच्च परिचालन आवृत्तियाँ, बेहतर दक्षता और बेहतर तापीय प्रबंधन सुनिश्चित होता है। ये लाभ उन्हें इलेक्ट्रिक वाहनों, 5G दूरसंचार अवसंरचना, एयरोस्पेस प्रणालियों, उन्नत RF इलेक्ट्रॉनिक्स और MEMS सेंसर प्रौद्योगिकियों जैसे क्षेत्रों में अत्यधिक मूल्यवान बनाते हैं।
SICOI वेफर्स का उत्पादन सिद्धांत
SICOI (इंसुलेटर पर सिलिकॉन कार्बाइड) वेफर्स एक उन्नत के माध्यम से निर्मित होते हैंवेफर बॉन्डिंग और थिनिंग प्रक्रिया:
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SiC सब्सट्रेट वृद्धि- एक उच्च गुणवत्ता वाला एकल-क्रिस्टल SiC वेफर (4H/6H) दाता सामग्री के रूप में तैयार किया जाता है।
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इन्सुलेटिंग परत जमाव- वाहक वेफर (Si या SiC) पर एक इन्सुलेटिंग फिल्म (SiO₂ या Si₃N₄) बनाई जाती है।
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वेफर बॉन्डिंग- SiC वेफर और वाहक वेफर को उच्च तापमान या प्लाज्मा सहायता के तहत एक साथ जोड़ा जाता है।
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पतला करना और पॉलिश करना- SiC दाता वेफर को कुछ माइक्रोमीटर तक पतला किया जाता है और परमाणु रूप से चिकनी सतह प्राप्त करने के लिए पॉलिश किया जाता है।
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अंतिम निरीक्षण- पूर्ण SICOI वेफर की मोटाई एकरूपता, सतह खुरदरापन और इन्सुलेशन प्रदर्शन के लिए परीक्षण किया जाता है।
इस प्रक्रिया के माध्यम से,पतली सक्रिय SiC परतउत्कृष्ट विद्युत और तापीय गुणों के साथ इसे एक इन्सुलेटिंग फिल्म और एक सहायक सब्सट्रेट के साथ जोड़ा जाता है, जिससे अगली पीढ़ी के पावर और आरएफ उपकरणों के लिए एक उच्च-प्रदर्शन मंच तैयार होता है।
SICOI वेफर्स के प्रमुख लाभ
| फ़ीचर श्रेणी | तकनीकी विशेषताओं | मुख्य लाभ |
|---|---|---|
| सामग्री संरचना | 4H/6H-SiC सक्रिय परत + इन्सुलेटिंग फिल्म (SiO₂/Si₃N₄) + Si या SiC वाहक | मजबूत विद्युत अलगाव प्राप्त करता है, परजीवी हस्तक्षेप को कम करता है |
| विद्युत गुण | उच्च विभंग शक्ति (>3 MV/सेमी), कम परावैद्युत हानि | उच्च-वोल्टेज और उच्च-आवृत्ति संचालन के लिए अनुकूलित |
| थर्मल विशेषताएं | 4.9 W/cm·K तक तापीय चालकता, 500°C से ऊपर स्थिर | प्रभावी ताप अपव्यय, कठोर तापीय भार के तहत उत्कृष्ट प्रदर्शन |
| यांत्रिक विशेषताएं | अत्यधिक कठोरता (मोहस 9.5), कम तापीय प्रसार गुणांक | तनाव के प्रति मजबूत, डिवाइस की दीर्घायु को बढ़ाता है |
| सतही गुणवत्ता | अति-चिकनी सतह (Ra <0.2 nm) | दोष-रहित एपिटैक्सी और विश्वसनीय उपकरण निर्माण को बढ़ावा देता है |
| इन्सुलेशन | प्रतिरोधकता >10¹⁴ Ω·cm, कम रिसाव धारा | आरएफ और उच्च-वोल्टेज अलगाव अनुप्रयोगों में विश्वसनीय संचालन |
| आकार और अनुकूलन | 4, 6, और 8-इंच प्रारूपों में उपलब्ध; SiC मोटाई 1–100 μm; इन्सुलेशन 0.1–10 μm | विभिन्न अनुप्रयोग आवश्यकताओं के लिए लचीला डिज़ाइन |
मुख्य अनुप्रयोग क्षेत्र
| अनुप्रयोग क्षेत्र | विशिष्ट उपयोग के मामले | प्रदर्शन लाभ |
|---|---|---|
| बिजली के इलेक्ट्रॉनिक्स | ईवी इन्वर्टर, चार्जिंग स्टेशन, औद्योगिक बिजली उपकरण | उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज, कम स्विचिंग हानि |
| आरएफ और 5जी | बेस स्टेशन पावर एम्पलीफायर, मिलीमीटर-वेव घटक | कम परजीवी, GHz-रेंज संचालन का समर्थन करता है |
| एमईएमएस सेंसर | कठोर-पर्यावरण दबाव सेंसर, नेविगेशन-ग्रेड MEMS | उच्च तापीय स्थिरता, विकिरण प्रतिरोधी |
| विमानन व रक्षा | उपग्रह संचार, एवियोनिक्स पावर मॉड्यूल | अत्यधिक तापमान और विकिरण जोखिम में विश्वसनीयता |
| समार्ट ग्रिड | एचवीडीसी कन्वर्टर्स, सॉलिड-स्टेट सर्किट ब्रेकर | उच्च इन्सुलेशन बिजली की हानि को कम करता है |
| Optoelectronics | यूवी एलईडी, लेजर सबस्ट्रेट्स | उच्च क्रिस्टलीय गुणवत्ता कुशल प्रकाश उत्सर्जन का समर्थन करती है |
4H-SiCOI का निर्माण
4H-SiCOI वेफर्स का उत्पादन किसके माध्यम से प्राप्त किया जाता है?वेफर बॉन्डिंग और थिनिंग प्रक्रियाएं, उच्च गुणवत्ता वाले इन्सुलेटिंग इंटरफेस और दोष-मुक्त SiC सक्रिय परतों को सक्षम करना।
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a: 4H-SiCOI सामग्री प्लेटफार्म निर्माण का योजनाबद्ध।
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b: बॉन्डिंग और थिनिंग का उपयोग करते हुए 4-इंच 4H-SiCOI वेफर की छवि; चिह्नित दोष क्षेत्र।
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c: 4H-SiCOI सब्सट्रेट की मोटाई एकरूपता विशेषता।
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d: 4H-SiCOI डाई की ऑप्टिकल छवि.
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e: SiC माइक्रोडिस्क अनुनादक के निर्माण के लिए प्रक्रिया प्रवाह।
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f: एक पूर्ण माइक्रोडिस्क अनुनादक का SEM.
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g: अनुनादक पार्श्व दीवार को दर्शाने वाला बड़ा SEM; AFM इनसेट नैनोस्केल सतह की चिकनाई को दर्शाता है।
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h: परवलयिक आकार की ऊपरी सतह को दर्शाने वाला क्रॉस-सेक्शनल एसईएम।
SICOI वेफर्स पर अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
प्रश्न 1: पारंपरिक SiC वेफर्स की तुलना में SICOI वेफर्स के क्या फायदे हैं?
A1: मानक SiC सबस्ट्रेट्स के विपरीत, SICOI वेफर्स में एक इन्सुलेटिंग परत शामिल होती है जो परजीवी धारिता और रिसाव धाराओं को कम करती है, जिससे उच्च दक्षता, बेहतर आवृत्ति प्रतिक्रिया और बेहतर थर्मल प्रदर्शन होता है।
प्रश्न 2: आमतौर पर कौन से वेफर आकार उपलब्ध हैं?
A2: SICOI वेफर्स आमतौर पर 4-इंच, 6-इंच और 8-इंच प्रारूपों में उत्पादित किए जाते हैं, जिनमें डिवाइस की आवश्यकताओं के आधार पर अनुकूलित SiC और इन्सुलेटिंग परत की मोटाई उपलब्ध होती है।
प्रश्न 3: SICOI वेफर्स से कौन से उद्योग सबसे अधिक लाभान्वित होते हैं?
A3: प्रमुख उद्योगों में इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए पावर इलेक्ट्रॉनिक्स, 5G नेटवर्क के लिए RF इलेक्ट्रॉनिक्स, एयरोस्पेस सेंसर के लिए MEMS और UV LED जैसे ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स शामिल हैं।
प्रश्न 4: इंसुलेटिंग परत डिवाइस के प्रदर्शन को कैसे बेहतर बनाती है?
A4: इन्सुलेटिंग फिल्म (SiO₂ या Si₃N₄) करंट लीकेज को रोकती है और विद्युत क्रॉस-टॉक को कम करती है, जिससे उच्च वोल्टेज सहनशीलता, अधिक कुशल स्विचिंग और कम गर्मी हानि संभव होती है।
प्रश्न 5: क्या SICOI वेफर्स उच्च तापमान अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं?
A5: हां, उच्च तापीय चालकता और 500°C से अधिक प्रतिरोध के साथ, SICOI वेफर्स अत्यधिक गर्मी और कठोर वातावरण में विश्वसनीय रूप से कार्य करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।
प्रश्न 6: क्या SICOI वेफर्स को अनुकूलित किया जा सकता है?
A6: बिल्कुल। निर्माता विविध शोध और औद्योगिक ज़रूरतों को पूरा करने के लिए विशिष्ट मोटाई, डोपिंग स्तर और सब्सट्रेट संयोजनों के लिए अनुकूलित डिज़ाइन पेश करते हैं।
