Kort introduktion till kiselwafers med hög resistivitet

Högresistivitet kiselwafers (HR-Si), som namnet antyder, är ett monokristallint kiselmaterial med extremt hög resistivitet. Inom det avancerade halvledartillverkningsområdet har högfrekvensförluster blivit en stor utmaning i high-end chipdesign. Tack vare sin ultrahöga resistivitet fungerar kiselskivan med hög resistivitet som de idealiska lösningarna för att undertrycka substratförlust och eliminera parasitisk överhörning.

Standardkiselskivor som används av konventionella logikchips (som CPU:er och GPU:er) är dopade med en viss koncentration av föroreningar för att underlätta elektrisk ledning och transistorbildning, med en typisk resistivitet på 1–50 Ω·cm eller ännu lägre. På ett annat sätt har kiselskivan med hög resistivitet en resistivitet på över 1000 Ω·cm och uppvisar ett nästan inneboende tillstånd med extremt låg dopningskoncentration.

Varför krävs kiselwafer med hög resistivitet?

Med den kontinuerliga ökningen av kommunikationsfrekvenser har standardkiselsubstrat allvarliga fysiska begränsningar. Den höga resistivitetenkiselwafersär idealiska lösningar för att ta itu med nyckelfrågorna med högfrekvent signalöverföring på kiselsubstrat.

1. Minskad substratförlust

Under högfrekventa driftsförhållanden kommer elektromagnetiska vågor att penetrera det isolerande lagret och sedan tränga in i kiselsubstrat. Standardkiselsubstrat med låg resistivitet kan generera virvelströmmar som omvandlar högfrekvent RF-signalenergi till termisk energi, vilket orsakar allvarlig energiförlust. Däremot är kisel med hög resistivitet nästan icke-ledande, vilket effektivt kan undertrycka virvelströmmar och bevara signalenergin.

2. Minimerad parasitisk kapacitans och överhörning

De multipla RF-komponenterna på chips som induktorer och omkopplare tenderar att bilda parasitisk kapacitiv koppling genom det ledande substratet, vilket kan orsaka ömsesidig signalstörning. Emellertid kan ett högresistivt kiselsubstrat blockera denna "ledande väg" och avsevärt förbättra isoleringsnivån mellan komponenter.

3. Förbättrad kvalitetsfaktor (Q-faktor) för passiva enheter

Kiselskivan med hög resistivitet kan avsevärt förbättra Q-faktorn för induktorer på chipet och effektivt sänka signalbrus och energiförbrukning i radiofrekvenskretsapplikationer.

Stora tillämpningsscenarier för högresistivitetssilikonskivor

1. Radiofrekvens- och mikrovågsfält

2. Substratapplikationer för RF MEMS-omkopplare, filter och fasskiftare

3. Tillämpningar av kiselbaserade antennintegration och millimetervågsenheter (5G front-end-moduler)

4. Silikonfotoniska vågledartillämpningar

5. TSV interposers tillverkning