Plaquette HPSI SiCOI 4 6 pouces à collage hydrophobe

Description courte :

Des plaquettes de silicium semi-isolant de haute pureté (HPSI) 4H-SiCOI sont élaborées grâce à des technologies de collage et d'amincissement avancées. Leur fabrication repose sur le collage de substrats en carbure de silicium HPSI 4H sur des couches d'oxyde thermique, selon deux méthodes principales : le collage hydrophile (direct) et le collage par activation de surface. Ce dernier introduit une couche intermédiaire modifiée (telle que du silicium amorphe, de l'oxyde d'aluminium ou de l'oxyde de titane) afin d'améliorer la qualité du collage et de réduire les bulles, ce qui le rend particulièrement adapté aux applications optiques. L'épaisseur de la couche de carbure de silicium est contrôlée par la technique SmartCut, basée sur l'implantation ionique, ou par des procédés de meulage et de polissage chimico-mécanique (CMP). SmartCut offre une grande précision d'uniformité d'épaisseur (50 nm à 900 nm avec une uniformité de ±20 nm), mais peut induire de légers dommages cristallins dus à l'implantation ionique, affectant ainsi les performances des dispositifs optiques. Le meulage et le polissage CMP évitent d'endommager le matériau et sont privilégiés pour les films plus épais (350 nm à 500 µm) et les applications quantiques ou PIC, malgré une uniformité d'épaisseur moindre (±100 nm). Les plaquettes standard de 6 pouces comportent une couche de SiC de 1 µm ±0,1 µm sur une couche de SiO2 de 3 µm, elle-même déposée sur un substrat de Si de 675 µm d'épaisseur, offrant une rugosité de surface exceptionnelle (Rq < 0,2 nm). Ces plaquettes HPSI SiCOI sont idéales pour la fabrication de dispositifs MEMS, PIC, quantiques et optiques, grâce à leur excellente qualité de matériaux et leur grande flexibilité de processus.

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Caractéristiques

Aperçu des propriétés des plaquettes SiCOI (carbure de silicium sur isolant)

Les plaquettes SiCOI sont un substrat semi-conducteur de nouvelle génération combinant le carbure de silicium (SiC) à une couche isolante, souvent du SiO₂ ou du saphir, afin d'améliorer les performances en électronique de puissance, radiofréquences et photonique. Vous trouverez ci-dessous une présentation détaillée de leurs propriétés, classées par catégories principales :

Propriété	Description
Composition du matériau	Couche de carbure de silicium (SiC) collée sur un substrat isolant (généralement SiO₂ ou saphir)
Structure cristalline	Généralement les polytypes 4H ou 6H du SiC, connus pour leur haute qualité cristalline et leur uniformité.
Propriétés électriques	Champ électrique de claquage élevé (~3 MV/cm), large bande interdite (~3,26 eV pour le 4H-SiC), faible courant de fuite
Conductivité thermique	Conductivité thermique élevée (~300 W/m·K), permettant une dissipation thermique efficace
Couche diélectrique	La couche isolante (SiO₂ ou saphir) assure l'isolation électrique et réduit la capacité parasite.
Propriétés mécaniques	Dureté élevée (environ 9 sur l'échelle de Mohs), excellente résistance mécanique et stabilité thermique
Finition de surface	Généralement ultra-lisses avec une faible densité de défauts, elles conviennent à la fabrication de dispositifs.
Applications	Électronique de puissance, dispositifs MEMS, dispositifs RF, capteurs nécessitant une tolérance élevée aux températures et aux tensions

Les plaquettes SiCOI (carbure de silicium sur isolant) constituent une structure de substrat semi-conducteur avancée, composée d'une fine couche de carbure de silicium (SiC) de haute qualité, déposée sur une couche isolante, généralement du dioxyde de silicium (SiO₂) ou du saphir. Le carbure de silicium est un semi-conducteur à large bande interdite, reconnu pour sa capacité à supporter des tensions et des températures élevées, ainsi que pour son excellente conductivité thermique et sa dureté mécanique supérieure, ce qui le rend idéal pour les applications électroniques haute puissance, haute fréquence et haute température.

La couche isolante des plaquettes SiCOI assure une isolation électrique efficace, réduisant considérablement la capacité parasite et les courants de fuite entre les dispositifs, ce qui améliore leurs performances et leur fiabilité globales. La surface de la plaquette est polie avec précision pour obtenir une planéité exceptionnelle et des défauts minimaux, répondant ainsi aux exigences rigoureuses de la fabrication de dispositifs à l'échelle micro et nanométrique.

Cette structure de matériau améliore non seulement les caractéristiques électriques des dispositifs SiC, mais aussi considérablement la gestion thermique et la stabilité mécanique. De ce fait, les plaquettes SiCOI sont largement utilisées en électronique de puissance, dans les composants radiofréquences (RF), les capteurs MEMS et l'électronique haute température. En résumé, les plaquettes SiCOI combinent les propriétés physiques exceptionnelles du carbure de silicium aux avantages d'isolation électrique d'une couche isolante, offrant ainsi une base idéale pour la prochaine génération de dispositifs semi-conducteurs haute performance.

application de la plaquette SiCOI

Dispositifs d'électronique de puissance

Interrupteurs haute tension et haute puissance, MOSFET et diodes

Bénéficiez de la large bande interdite, de la tension de claquage élevée et de la stabilité thermique du SiC.

Réduction des pertes de puissance et amélioration de l'efficacité des systèmes de conversion de puissance

Composants radiofréquence (RF)

Transistors et amplificateurs haute fréquence

La faible capacité parasite due à la couche isolante améliore les performances RF

Adapté aux systèmes de communication et radars 5G

Systèmes microélectromécaniques (MEMS)

Capteurs et actionneurs fonctionnant dans des environnements difficiles

La robustesse mécanique et l'inertie chimique prolongent la durée de vie du dispositif.

Comprend des capteurs de pression, des accéléromètres et des gyroscopes.

Électronique haute température

Électronique pour applications automobiles, aérospatiales et industrielles

Fonctionner de manière fiable à des températures élevées où le silicium échoue

Dispositifs photoniques

Intégration avec des composants optoélectroniques sur des substrats isolants

Permet la photonique sur puce avec une gestion thermique améliorée

Questions et réponses sur les plaquettes SiCOI

Q :Qu'est-ce qu'une plaquette SiCOI ?

UN:Une plaquette SiCOI (Silicon Carbide-on-Insulator) est un type de substrat semi-conducteur constitué d'une fine couche de carbure de silicium (SiC) collée sur une couche isolante, généralement du dioxyde de silicium (SiO₂) ou parfois du saphir. Cette structure est similaire, dans son principe, aux plaquettes SOI (Silicon-on-Insulator) bien connues, mais utilise du SiC à la place du silicium.