Stručný úvod do vysokoodporových kremíkových doštičiek

Silikónové doštičky s vysokým odporom (HR-Si), ako už názov napovedá, sú monokryštalický kremíkový materiál s extrémne vysokým odporom. V pokročilej oblasti výroby polovodičov sa vysokofrekvenčná strata stala hlavnou výzvou v dizajne špičkových čipov. Vďaka svojmu ultra vysokému odporu slúži kremíkový plátok s vysokým odporom ako ideálne riešenie na potlačenie straty substrátu a elimináciu parazitných presluchov.

Štandardné kremíkové doštičky používané konvenčnými logickými čipmi (ako sú CPU a GPU) sú dopované určitou koncentráciou nečistôt na uľahčenie elektrického vedenia a tvorby tranzistorov s typickým odporom 1–50 Ω·cm alebo dokonca nižším. Na rozdiel od toho má kremíkový plátok s vysokým odporom odpor nad 1 000 Ω · cm a vykazuje takmer vnútorný stav s extrémne nízkou koncentráciou dopingu.

Prečo je potrebný kremíkový plátok s vysokým odporom?

S neustálym zvyšovaním komunikačných frekvencií majú štandardné kremíkové substráty vážne fyzikálne obmedzenia. Vysoký odporkremíkové doštičkysú ideálnym riešením na riešenie kľúčových problémov prenosu vysokofrekvenčného signálu na kremíkových substrátoch.

1. Znížená strata substrátu

Vo vysokofrekvenčných prevádzkových podmienkach preniknú elektromagnetické vlny cez izolačnú vrstvu a potom vstúpia do kremíkových substrátov. Štandardné kremíkové substráty s nízkym odporom môžu generovať vírivé prúdy, ktoré premieňajú energiu vysokofrekvenčného RF signálu na tepelnú energiu, čo spôsobuje vážne straty energie. Na rozdiel od toho je kremík s vysokým odporom takmer nevodivý, čo môže účinne potlačiť vírivé prúdy a zachovať energiu signálu.

2. Minimálna parazitná kapacita a presluchy

Viaceré RF komponenty na čipoch, ako sú induktory a spínače, majú tendenciu vytvárať parazitné kapacitné spojenie cez vodivý substrát, čo môže spôsobiť vzájomné rušenie signálu. Silikónový substrát s vysokým odporom však môže blokovať túto "vodivú cestu" a výrazne zvýšiť úroveň izolácie medzi komponentmi.

3. Zlepšený faktor kvality (faktor Q) pasívnych zariadení

Silikónová doska s vysokým odporom môže výrazne zlepšiť faktor Q induktorov na čipe a účinne znížiť šum signálu a spotrebu energie v aplikáciách rádiofrekvenčných obvodov.

Hlavné aplikačné scenáre vysokoodporových kremíkových doštičiek

1. Rádiofrekvenčné a mikrovlnné polia

2. Aplikácie substrátu pre RF MEMS prepínače, filtre a fázové posúvače

3. Aplikácie integrácie antén na báze kremíka a zariadení s milimetrovými vlnami (5G front-end moduly)

4. Aplikácie kremíkového fotonického vlnovodu

5. Výroba interposerov TSV