Жоғары кедергісі бар кремний пластинкаларына қысқаша кіріспе

Жоғары кедергісі бар кремний пластиналары (HR-Si), аты айтып тұрғандай, өте жоғары кедергісі бар монокристалды кремний материалы. Жетілдірілген жартылай өткізгіштерді өндіру саласында жоғары жиілікті жоғалту жоғары деңгейлі чиптерді жобалаудағы басты қиындыққа айналды. Өзінің ультра жоғары кедергісінің арқасында жоғары кедергісі бар кремний пластинасы субстраттың жоғалуын басу және паразиттік айқаспаларды жою үшін тамаша шешім ретінде қызмет етеді.

Кәдімгі логикалық чиптермен қабылданған стандартты кремний пластиналары (мысалы, процессорлар мен графикалық процессорлар) электр өткізгіштігі мен транзистордың түзілуін жеңілдету үшін қоспалардың белгілі бір концентрациясы бар, әдеттегі кедергісі 1–50 Ом·см немесе одан да төмен. Басқаша айтқанда, жоғары кедергісі бар кремний пластинасы 1000 Ω·см-ден асатын кедергіге ие және допинг концентрациясы өте төмен дерлік өзіндік күйді көрсетеді.

Неліктен жоғары кедергісі бар кремний пластинасы қажет?

Байланыс жиіліктерінің үздіксіз ұлғаюымен стандартты кремний субстраттары қатты физикалық шектеулерге ие. Жоғары кедергікремний пластиналарыкремний субстраттарында жоғары жиілікті сигнал берудің негізгі мәселелерін шешу үшін тамаша шешімдер болып табылады.

1. Субстрат шығынын азайту

Жоғары жиілікті жұмыс жағдайында электромагниттік толқындар оқшаулағыш қабатқа еніп, содан кейін кремний астарларына енеді. Төмен меншікті кедергісі бар стандартты кремний субстраттары жоғары жиілікті РЖ сигналының энергиясын жылу энергиясына түрлендіретін құйынды токтарды тудыруы мүмкін, осылайша энергияның айтарлықтай жоғалуына әкеледі. Керісінше, жоғары кедергісі бар кремний өткізбейтін дерлік, ол құйынды токтарды тиімді түрде басып, сигнал энергиясын сақтай алады.

2. Минималды паразиттік сыйымдылық және қиылысу

Индукторлар мен ажыратқыштар сияқты микросхемалардағы бірнеше РЖ құрамдастары өткізгіш субстрат арқылы паразиттік сыйымдылық байланысын түзеді, бұл өзара сигнал кедергісін тудыруы мүмкін. Дегенмен, жоғары кедергісі бар кремний субстраты бұл «өткізгіш жолды» жауып, компоненттер арасындағы оқшаулау деңгейін айтарлықтай жақсарта алады.

3. Пассивті құрылғылардың жақсартылған сапа факторы (Q факторы).

Жоғары кедергісі бар кремний пластинасы микросхемадағы индукторлардың Q факторын айтарлықтай жақсарта алады және радиожиілік тізбегіндегі қолданбаларда сигнал шуы мен қуат тұтынуды тиімді төмендетеді.

Жоғары кедергісі бар кремний пластинкаларын қолданудың негізгі сценарийлері

1. Радиожиілік және микротолқынды өрістер

2. РЖ MEMS қосқыштары, сүзгілері және фазалық ауыстырғыштар үшін субстрат қолданбалары

3. Кремний негізіндегі антеннаны біріктіру және миллиметрлік толқын құрылғыларын қолдану (5G алдыңғы модульдері)

4. Кремнийдің фотонды толқын өткізгішін қолдану

5. TSV интерпозерлерін жасау