A nagy ellenállású szilíciumlapkák rövid bemutatása

A nagy ellenállású szilícium lapkák (HR-Si), ahogy a neve is sugallja, egy rendkívül nagy ellenállású monokristályos szilícium anyag. A fejlett félvezetőgyártás területén a nagyfrekvenciás veszteség komoly kihívást jelent a csúcskategóriás chiptervezésben. Ultra-nagy ellenállásának köszönhetően a nagy ellenállású szilícium lapka ideális megoldás a szubsztrátumveszteség visszaszorítására és a parazita áthallás kiküszöbölésére.

A hagyományos logikai chipek (például CPU-k és GPU-k) által elfogadott szabványos szilíciumlapkák bizonyos koncentrációjú szennyeződésekkel vannak adalékolva, hogy megkönnyítsék az elektromos vezetést és a tranzisztorok képződését, tipikus ellenállásuk 1–50 Ω·cm vagy még ennél is alacsonyabb. A nagy ellenállású szilícium lapka fajlagos ellenállása több mint 1000 Ω·cm, és rendkívül alacsony adalékkoncentráció mellett szinte belső állapotot mutat.

Miért van szükség a nagy ellenállású szilícium lapkára?

A kommunikációs frekvenciák folyamatos növekedésével a szabványos szilícium hordozók komoly fizikai korlátokkal rendelkeznek. A nagy ellenállásúszilícium ostyákideális megoldást jelentenek a szilícium hordozókon történő nagyfrekvenciás jelátvitel kulcsfontosságú problémáinak megoldására.

1.Csökkentett aljzatveszteség

Nagyfrekvenciás üzemi körülmények között az elektromágneses hullámok áthatolnak a szigetelőrétegen, majd bejutnak a szilícium szubsztrátumokba. Az alacsony ellenállású szabványos szilícium hordozók örvényáramokat generálhatnak, amelyek a nagyfrekvenciás rádiófrekvenciás jelenergiát hőenergiává alakítják, így súlyos energiaveszteséget okozva. Ezzel szemben a nagy ellenállású szilícium szinte nem vezető, ami hatékonyan képes elnyomni az örvényáramot és megőrizni a jelenergiát.

2. Minimalizált parazita kapacitás és áthallás

A chipeken található több RF komponens, például induktorok és kapcsolók hajlamosak parazita kapacitív csatolást kialakítani a vezetőképes hordozón keresztül, ami kölcsönös jelinterferenciát okozhat. Azonban egy nagy ellenállású szilícium hordozó blokkolhatja ezt a "vezető utat", és nagymértékben növelheti az alkatrészek közötti izolációs szintet.

3. A passzív eszközök jobb minőségi tényezője (Q-faktor).

A nagy ellenállású szilícium lapka jelentősen javíthatja a chipen lévő induktorok Q-tényezőjét, és hatékonyan csökkentheti a jelzajt és az energiafogyasztást rádiófrekvenciás áramköri alkalmazásokban.

A nagy ellenállású szilíciumlapkák főbb alkalmazási forgatókönyvei

1. Rádiófrekvenciás és mikrohullámú mezők

2. Aljzatalkalmazások RF MEMS kapcsolókhoz, szűrőkhöz és fázisváltókhoz

3. Szilícium alapú antennaintegrációs és milliméterhullámú eszközök (5G front-end modulok) alkalmazásai

4. Szilícium fotonikus hullámvezető alkalmazások

5. TSV interposers gyártás