معرفی مختصر ویفرهای سیلیکونی با مقاومت بالا

ویفرهای سیلیکونی با مقاومت بالا (HR-Si)، همانطور که از نامش پیداست، یک ماده سیلیکونی تک کریستالی با مقاومت بسیار بالا است. در زمینه تولید نیمه هادی های پیشرفته، تلفات فرکانس بالا به یک چالش بزرگ در طراحی تراشه های پیشرفته تبدیل شده است. به لطف مقاومت فوق العاده بالا، ویفر سیلیکونی با مقاومت بالا به عنوان راه حل ایده آل برای سرکوب از دست دادن بستر و از بین بردن تداخل انگلی عمل می کند.

ویفرهای سیلیکونی استاندارد که توسط تراشه‌های منطقی معمولی (مانند CPU و GPU) استفاده می‌شوند، با غلظت مشخصی از ناخالصی‌ها دوپ می‌شوند تا هدایت الکتریکی و تشکیل ترانزیستور را تسهیل کنند، با مقاومت معمولی 1-50 Ω·cm یا حتی کمتر. به طور متفاوت، ویفر سیلیکونی با مقاومت بالا دارای مقاومتی بیش از 1000 Ω · سانتی متر است و حالت تقریباً ذاتی با غلظت دوپینگ بسیار کم را نشان می دهد.

چرا ویفر سیلیکونی با مقاومت بالا مورد نیاز است؟

با افزایش مداوم فرکانس های ارتباطی، بسترهای سیلیکونی استاندارد محدودیت های فیزیکی شدیدی دارند. مقاومت بالاویفرهای سیلیکونیراه حل های ایده آل برای رسیدگی به مسائل کلیدی انتقال سیگنال با فرکانس بالا بر روی بسترهای سیلیکونی هستند.

1. کاهش تلفات بستر

در شرایط کاری با فرکانس بالا، امواج الکترومغناطیسی به لایه عایق نفوذ کرده و سپس وارد لایه های سیلیکونی می شوند. بسترهای سیلیکونی استاندارد با مقاومت کم ممکن است جریان های گردابی تولید کنند که انرژی سیگنال فرکانس RF را به انرژی حرارتی تبدیل می کند و در نتیجه باعث اتلاف شدید انرژی می شود. در مقابل، سیلیکون با مقاومت بالا تقریباً نارسانا است، که می تواند به طور موثر جریان های گردابی را سرکوب کند و انرژی سیگنال را حفظ کند.

2. به حداقل رساندن ظرفیت انگلی و تداخل

اجزای RF متعدد روی تراشه‌ها مانند سلف‌ها و سوئیچ‌ها تمایل به ایجاد کوپلینگ خازنی انگلی از طریق بستر رسانا دارند که ممکن است باعث تداخل سیگنال متقابل شود. با این حال، یک بستر سیلیکونی با مقاومت بالا می تواند این "مسیر رسانا" را مسدود کند و سطح ایزولاسیون را در بین اجزا به میزان زیادی افزایش دهد.

3. ضریب کیفیت بهبود یافته (Q Factor) دستگاه های غیرفعال

ویفر سیلیکونی با مقاومت بالا می تواند به طور قابل توجهی ضریب Q سلف های روی تراشه را بهبود بخشد و به طور موثر نویز سیگنال و مصرف برق را در برنامه های مدار فرکانس رادیویی کاهش دهد.

سناریوهای کاربردی اصلی ویفرهای سیلیکونی با مقاومت بالا

1. فرکانس رادیویی و میدان های مایکروویو

2. کاربردهای زیرلایه برای سوئیچ ها، فیلترها و تغییر فازهای RF MEMS

3. کاربردهای یکپارچه سازی آنتن مبتنی بر سیلیکون و دستگاه های موج میلی متری (ماژول های جلویی 5G)

4. کاربردهای موجبر فوتونیک سیلیکونی

5. تولید interposers TSV