単一結晶3C-SICはガラスに陽極的に結合されています：高温電子機器とバイオアプリケーションのための優れたプラットフォーム

単結晶立方体炭化物は、MEMSや電子機器に大きな注目を集めています。ただし、高温でのSIC/SI接合部での電流漏れとSI基質の可視光吸収は、広範なアプリケーションでのプラットフォームの使用を妨げる主な障害です。これらのボトルネックを解決するために、陽極結合プロセスを使用して、電気的断熱と透明な基質に単結晶SICの新しいプラットフォームを提示します。SIC薄膜は、LPCVDを使用して表面粗さが7 nmの150 mm Siで調製されました。SIC/SIウェーハをガラス基板に結合し、Si層をウェーハの研磨と湿ったエッチングにより完全に除去しました。結合されたSIC/ガラスサンプルは、深いプロファイルX線光電子分光法を使用して特徴付けられた15 nm未満の鋭い結合界面を示し、プルテストから測定された約20 MPaの強い結合強度、および可視範囲の比較的高い光学的透明度を示します。また、伝達されたSICフィルムは、良好な導電率と、-12000から-20000 ppm/kまでの比較的高い温度抵抗係数を示しました。これは、熱センサーに望ましいものです。SIC/ガラスの生体適合性は、マウス3T3線維芽細胞細胞培養実験を介して確認されました。SICの優れた電気特性と生体適合性を活用して、開発されたSICオンガラスプラットフォームは、高温電子機器とバイオアプリケーションの前例のない可能性を提供します。

Single-crystal cubic silicon carbide has attracted great attention for MEMS and electronic devices. However, current leakage at the SiC/Si junction at high temperatures and visible-light absorption of the Si substrate are main obstacles hindering the use of the platform in a broad range of applications. To solve these bottlenecks, we present a new platform of single crystal SiC on an electrically insulating and transparent substrate using an anodic bonding process. The SiC thin film was prepared on a 150 mm Si with a surface roughness of 7 nm using LPCVD. The SiC/Si wafer was bonded to a glass substrate and then the Si layer was completely removed through wafer polishing and wet etching. The bonded SiC/glass samples show a sharp bonding interface of less than 15 nm characterized using deep profile X-ray photoelectron spectroscopy, a strong bonding strength of approximately 20 MPa measured from the pulling test, and relatively high optical transparency in the visible range. The transferred SiC film also exhibited good conductivity and a relatively high temperature coefficient of resistance varying from -12 000 to -20 000 ppm/K, which is desirable for thermal sensors. The biocompatibility of SiC/glass was also confirmed through mouse 3T3 fibroblasts cell-culturing experiments. Taking advantage of the superior electrical properties and biocompatibility of SiC, the developed SiC-on-glass platform offers unprecedented potentials for high-temperature electronics as well as bioapplications.