Kort introduktion til siliciumwafers med høj resistivitet

Højresistivitets siliciumwafers (HR-Si), som navnet antyder, er et monokrystallinsk siliciummateriale med ekstrem høj resistivitet. I det avancerede halvlederfremstillingsfelt er højfrekvenstab blevet en stor udfordring i high-end chipdesign. Takket være dens ultrahøje resistivitet tjener siliciumwaferen med høj resistivitet som de ideelle løsninger til at undertrykke substrattab og eliminere parasitisk krydstale.

Standard siliciumwafers, der er vedtaget af konventionelle logiske chips (såsom CPU'er og GPU'er) er doteret med en vis koncentration af urenheder for at lette elektrisk ledning og transistordannelse med en typisk resistivitet på 1-50 Ω·cm eller endnu lavere. På en anden måde har siliciumwaferen med høj resistivitet en resistivitet på over 1000 Ω·cm og udviser en næsten iboende tilstand med ekstremt lav dopingkoncentration.

Hvorfor kræves en højresistiv siliciumwafer?

Med den kontinuerlige stigning i kommunikationsfrekvenser har standard siliciumsubstrater alvorlige fysiske begrænsninger. Den høje resistivitetsilicium waferser ideelle løsninger til at løse de vigtigste problemer med højfrekvent signaltransmission på siliciumsubstrater.

1.Reduceret substrattab

Under højfrekvente driftsforhold vil elektromagnetiske bølger trænge ind i det isolerende lag og derefter trænge ind i siliciumsubstrater. Standard siliciumsubstrater med lav resistivitet kan generere hvirvelstrømme, der konverterer højfrekvent RF-signalenergi til termisk energi, og dermed forårsage alvorligt energitab. I modsætning hertil er silicium med høj resistivitet næsten ikke-ledende, hvilket effektivt kan undertrykke hvirvelstrømme og bevare signalenergi.

2. Minimeret parasitisk kapacitans og krydstale

De flere RF-komponenter på chips som induktorer og switche har en tendens til at danne parasitisk kapacitiv kobling gennem det ledende substrat, hvilket kan forårsage gensidig signalinterferens. Et siliciumsubstrat med høj resistivitet kan imidlertid blokere denne "ledende vej" og i høj grad øge isolationsniveauet mellem komponenter.

3. Forbedret kvalitetsfaktor (Q-faktor) for passive enheder

Siliciumwaferen med høj resistivitet kan forbedre Q-faktoren af ​​on-chip induktorer betydeligt og effektivt sænke signalstøj og strømforbrug i radiofrekvenskredsløbsapplikationer.

Større anvendelsesscenarier for siliciumwafers med høj resistivitet

1. Radiofrekvens- og mikrobølgefelter

2. Substratapplikationer til RF MEMS-switche, filtre og faseskiftere

3. Anvendelser af siliciumbaseret antenneintegration og millimeterbølgeenheder (5G frontend-moduler)

4. Silicium fotoniske bølgeleder applikationer

5. TSV interposers fremstilling