SiC sur isolant SiCOI Substrats à haute conductivité thermique large bande passante

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Les films minces de carbure de silicium sur isolant (SiCOI) sont des matériaux composites innovants, généralement fabriqués par dépôt d'une couche mince de carbure de silicium (SiC) monocristallin de haute qualité (500 ‰ 600 nm,selon les applications spécifiques) sur un substrat de dioxyde de silicium (SiO2)Le SiC est réputé pour sa conductivité thermique exceptionnelle, sa tension de rupture élevée et sa résistance chimique exceptionnelle.ce matériau peut répondre simultanément aux exigences exigeantes de haute puissance, à haute fréquence et à haute température.
                                                               

Principe

La fabrication de films minces de SiCOI peut être réalisée à l'aide de procédés compatibles CMOS tels que la découpe ionique et la liaison, permettant ainsi une intégration transparente avec les circuits électroniques existants.

Processus de coupe des ions
L'un des procédés est basé sur la découpe ionique (Smart Cut) et le transfert de couches SiC, suivi de la liaison des plaquettes.Cette technique a été appliquée à la production à grande échelle de plaquettes en silicium sur isolant (SOI).Cependant, dans les applications de SiC, l'implantation d'ions peut introduire des dommages qui ne peuvent pas être récupérés par recuit thermique, entraînant des pertes excessives dans les structures photoniques.le recuit thermique à haute température supérieur à 1000°C n'est pas toujours compatible avec certaines exigences du procédé.

 
Pour remédier à ces problèmes, les techniques de broyage et de polissage mécanique chimique (CMP) peuvent être utilisées pour affiner directement la pile de SiC/SiO2 - Si liée à < 1 μm, ce qui permet d'obtenir une surface lisse.Un dilution supplémentaire peut être obtenue par gravure ionique réactive (RIE)En outre, il a été démontré que le CMP assisté par oxydation humide réduit efficacement la rugosité de la surface et les pertes de dispersion,Le recuit à haute température permet d'optimiser la qualité des gaufres..
                                                                 

Technologie de liaison des plaquettes
Une autre méthode de préparation est la technologie de liaison des plaquettes,qui consiste à appliquer une pression entre des plaquettes de carbure de silicium (SiC) et de silicium (Si) et à utiliser les couches d'oxydation thermique des deux plaquettes pour la liaisonCependant, la couche d'oxydation thermique du SiC peut provoquer des défauts locaux à l'interface SiC-oxyde. Ces défauts peuvent entraîner une augmentation des pertes optiques ou la formation de pièges de charge.En plus, la couche de dioxyde de silicium sur le SiC est généralement préparée par dépôt de vapeur chimique renforcé par plasma (PECVD), et ce processus peut également entraîner certains problèmes structurels.

 
Pour surmonter les défis susmentionnés, un nouveau procédé de fabrication de puces 3C - SiCOI a été proposé, qui adopte un procédé de liaison anodique combiné avec du verre borosilicate,préservant ainsi toutes les fonctions de la micro-usinage du silicium/CMOS et de la photonique SiCEn outre, le SiC amorphe peut également être déposé directement sur la plaque SiO2/Si par PECVD ou par pulvérisation, ce qui permet une intégration simplifiée du processus.Toutes ces méthodes sont entièrement compatibles avec les processus CMOS, en promouvant davantage l'application du SiCOI dans le domaine de la photonique.
                                                                                 

Les avantages
En comparaison avec les plateformes de matériaux existantes de silicium-sur-isolant (SOI), de nitrure de silicium (SiN) et de niobate de lithium-sur-isolant (LNOI),La plateforme de matériaux SiCOI démontre des avantages significatifs dans les applications optiques et émerge comme la plateforme de matériaux de nouvelle génération pour la technologie quantiqueLes avantages spécifiques sont les suivants:

• Il présente une excellente transparence dans la gamme de longueurs d'onde allant d'environ 400 nm à environ 5000 nm et atteint des performances exceptionnelles avec une perte de guide d'onde inférieure à 1 dB/cm.
• Il prend en charge plusieurs fonctions telles que la modulation électro-optique, la commutation thermique et le réglage de fréquence.
• Il présente une génération de seconde harmonie et d'autres caractéristiques optiques non linéaires et peut servir de plateforme de source de photon unique basée sur des centres de couleur.

 
Je suis désolée.Applications

En outre, le SiCOI combine les avantages du carbure de silicium (SiC) en termes de conductivité thermique élevée et de tension de rupture élevée avec les bonnes propriétés d'isolation électrique des isolants,et améliore les propriétés optiques de la plaque SiC originaleIl est largement utilisé dans les domaines de haute technologie tels que la photonique intégrée, l'optique quantique et les appareils électriques.Les chercheurs ont développé un grand nombre de composants photoniques de haute qualité., y compris les guides d'ondes linéaires, les résonateurs à microrings, les guides d'ondes à cristaux photoniques, les résonateurs à microdisques, les modulateurs électro-optiques, les interféromètres Mach - Zehnder (MZI) et les séparateurs de faisceaux.Ces composants présentent de faibles pertes et des performances élevées, fournissant une base technique solide pour la communication quantique, l'informatique photonique et les appareils électriques à haute fréquence.
 
 
Les films minces de carbure de silicium sur isolant (SiCOI) sont des matériaux composites innovants, généralement fabriqués par dépôt d'une couche mince de carbure de silicium (SiC) monocristallin de haute qualité (500 ‰ 600 nm,selon les applications spécifiques) sur un substrat de dioxyde de silicium (SiO2)Le SiC est réputé pour sa conductivité thermique exceptionnelle, sa tension de rupture élevée et sa résistance chimique exceptionnelle.ce matériau peut répondre simultanément aux exigences exigeantes de haute puissance, à haute fréquence et à haute température.
 
                                                      
 

Questions et réponses

Q1: Quelle est la différence entre le SICOI et les dispositifs SiC-on-Si traditionnels?
A:Le substrat isolant de SICOI (par exemple, Al2O3) élimine la capacité parasitaire et les courants de fuite des substrats en silicium tout en évitant les défauts causés par l'inadéquation du réseau.Cela se traduit par une fiabilité supérieure de l'appareil et des performances de fréquence.
 
Q2: Pouvez-vous fournir un cas d'application typique de SICOI dans l'électronique automobile?
Je suis désolée.A:Les onduleurs Tesla Model 3 utilisent des MOSFET SiC. Les futurs appareils basés sur SICOI pourraient encore améliorer la densité de puissance et la plage de température de fonctionnement.
 
Q3: Quels sont les avantages du SICOI par rapport au SOI (isolant au silicium)?
Je suis désolée.A:

• Je suis désolée.Performance du matériau:L'écart de bande large du SICOI permet de fonctionner à une puissance et à des températures plus élevées, tandis que le SOI est limité par des effets de support chaud.
• Performance optique:SICOI réalise des pertes de guides d'onde de < 1 dB/cm, nettement inférieures à ~ 3 dB/cm de SOI, ce qui le rend approprié pour la photonique à haute fréquence.
• Je suis désolée.Expansion fonctionnelle:Le SICOI prend en charge l'optique non linéaire (par exemple, la deuxième génération harmonique), tandis que le SOI repose principalement sur les effets optiques linéaires.

 
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