SiC-on-Insulator (SiCOI) サブストレート 高熱伝導性 幅広く

紹介する

シリコン・カービッド・オン・イソレーター (SiCOI) の薄膜は革新的な複合材料で,通常,単結質の高品質のシリコン・カービッド (SiC) の薄層 (500~600nm) を積んで製造される.特定の用途に応じて) シリコン二酸化物 (SiO2) の基板にSiCは熱伝導性,高分解電圧, 優れた化学耐性で有名ですこの材料は同時に高性能の要求を満たすことができます高周波および高温アプリケーション

原則

SiCOI薄膜の製造は,イオン切断と結合などのCMOS対応プロセスを使用して達成することができ,既存の電子回路とシームレスな統合が可能になります.

イオン切断プロセス
方法の一つは 離子切断 (Smart Cut) と SiC 層移転,その後は ウェーファー結合に基づいていますこの技術 は,シリコン オン insulator (SOI) の 大規模 生産 に 適用 さ れ て い ます.しかし,SiCアプリケーションでは,イオン植入は,熱熱で回復できない損傷を導入し,光子構造の過剰な損失を引き起こす可能性があります.1000°Cを超える高温熱焼却は,常に特定のプロセス要件に適合していない.

 
これらの問題に対処するために,磨きおよび化学機械磨き (CMP) 技術は,結合されたSiC/SiO2 - Siスタックを<1μmに直接薄くするために使用され,平らな表面が得られます.反応イオンエッチング (RIE) でさらに薄めることができますさらに,CMPは湿気酸化補助で表面荒さや散乱損失を効果的に軽減することが証明されています.高温で焼却することで 質がさらに向上します.

ウェーファー結合技術
もう"つの調製方法は,ウエファー結合技術です.シリコンカービード (SiC) とシリコン (Si) のウエファーの間に圧力をかけ,両ウエファーの熱酸化層を結合するために利用するしかし,SiCの熱酸化層は,SiC-オキシドのインターフェースで局所的な欠陥を引き起こす可能性があります.これらの欠陥は,光学損失の増加または電荷トラップの形成につながる可能性があります.さらにSiCのシリコン二酸化物層は通常,プラズマ強化化学蒸気堆積 (PECVD) で作られ,この過程で構造上の問題も発生する可能性があります.

 
上記の課題を克服するために,新しい3C - SiCOIチップ製造プロセスが提案されています.このようにして,シリコンマイクロ機械/CMOSとSiCフォトニクスのすべての機能が保たれていますさらに,無形SiCは,PECVDまたはスプートリングによってSiO2/Siウエファーに直接堆積され,簡素化されたプロセス統合を達成することができる.CMOS プロセスと完全に互換性がありますフォトニクス分野におけるSiCOIの応用をさらに促進する.

利点
シリコンオン・イソレーター (SOI),シリコンナイトリッド (SiN),リチウムニオバートオン・イソレーター (LNOI) の既存の材料プラットフォームと比較するとSiCOI 材料プラットフォームは 光学アプリケーションで重要な利点を示し,量子技術のための次世代材料プラットフォームとして出現しています具体的な利点は以下の通りです.

• 約400nmから約5000nmの波長範囲で優れた透明性を示し,波導体損失が1dB/cm未満で優れた性能を達成する.
• 電気光学調節,熱スイッチ,周波数調節などの複数の機能をサポートします
• 線形でない光学特性を示し,色中心をベースにした単光子源プラットフォームとして機能します

 
わかった申請

さらに,SiCOIは,高熱伝導性と高断熱電圧におけるシリコンカービッド (SiC) の利点と,絶縁材の優れた電気隔離性能を組み合わせています.そしてオリジナルのSiCウエファーの光学特性を強化します統合光子,量子光学,電源装置など 高技術分野では広く使用されています研究者達は多くの高品質の光子部品を開発しました線形波導体,マイクロリング共鳴器,光子結晶波導体,マイクロディスク共鳴器,電光調節器,マッハ・ゼンダー干渉計 (MZI) とビームスプリッタを含む.これらのコンポーネントは,低損失と高性能を特徴としています量子通信,光子コンピューティング,高周波電源装置の 堅牢な技術的基盤を提供します.
 
 
シリコン・カービッド・オン・イソレーター (SiCOI) の薄膜は革新的な複合材料で,通常,単結質の高品質のシリコン・カービッド (SiC) の薄層 (500~600nm) を積んで製造される.特定の用途に応じて) シリコン二酸化物 (SiO2) の基板にSiCは熱伝導性,高分解電圧, 優れた化学耐性で有名ですこの材料は同時に高性能の要求を満たすことができます高周波および高温アプリケーション
 

 

Q&A

Q1: SICOI と 従来の SiC-on-Si 装置の違いは何ですか?
A:SICOIの隔熱基板 (例えば,Al2O3) は,グリッチ不一致による欠陥を回避しながら,シリコン基板からの寄生容量と漏れ電流を排除する.これは,優れたデバイスの信頼性と周波数性能をもたらします.
 
Q2:自動車電子機器におけるSICOIの典型的な応用例を教えてください.
わかったA:テスラ モデル 3 インバーター は SiC MOSFET を 使用 し て い ます.将来 SICOI を ベース に する デバイス は,電力 密度 や 動作 温度 範囲 を さらに 向上 さ せる でしょ う.
 
Q3:SICOIはSOI (シリコンオン・インソラー) に比べてどんな利点があるのでしょうか?
わかったA:

• わかった材料性能:SICOIの幅の広い帯域は,より高い電力と温度で動作することを可能にし,SOIは熱いキャリア効果によって制限されています.
• オプティカルパフォーマンス:SICOIは波導体損失を<1 dB/cm,SOIの ~3 dB/cmよりも大幅に低め,高周波光子学に適している.
• わかった機能拡張:SICOIは非線形光学 (例:第2次和音生成) をサポートする一方,SOIは主に線形光学効果に依存する.

 
関連製品