Como nuevo tipo de material semiconductor, el SiC se ha convertido en el material semiconductor más importante para la fabricación de dispositivos optoelectrónicos de onda corta, dispositivos de alta temperatura, dispositivos resistentes a la radiación y dispositivos electrónicos de alta potencia, debido a sus excelentes propiedades físicas, químicas y eléctricas. Especialmente cuando se aplica en condiciones extremas y adversas, las características de los dispositivos de SiC superan con creces las de los dispositivos de Si y GaAs. Por lo tanto, los dispositivos de SiC y diversos tipos de sensores se han convertido gradualmente en componentes clave, desempeñando un papel cada vez más importante.
Los dispositivos y circuitos de SiC se han desarrollado rápidamente desde la década de 1980, especialmente desde 1989, cuando la primera oblea de sustrato de SiC llegó al mercado. En algunos campos, como los diodos emisores de luz, los dispositivos de alta frecuencia, alta potencia y alto voltaje, los dispositivos de SiC se han utilizado ampliamente a nivel comercial. El desarrollo es rápido. Después de casi 10 años de desarrollo, el proceso de fabricación de dispositivos de SiC ha permitido la producción de dispositivos comerciales. Varias empresas, representadas por Cree, han comenzado a ofrecer productos comerciales de dispositivos de SiC. Los institutos de investigación y las universidades nacionales también han logrado avances significativos en el crecimiento del material SiC y la tecnología de fabricación de dispositivos. Si bien el material SiC posee propiedades físicas y químicas superiores, y la tecnología de dispositivos de SiC también está madura, el rendimiento de los dispositivos y circuitos de SiC no es superior. Además, es necesario mejorar constantemente el material SiC y el proceso de fabricación de dispositivos. Se deben realizar mayores esfuerzos para aprovechar el potencial del material SiC optimizando la estructura del dispositivo S5C o proponiendo nuevas estructuras de dispositivos.
Actualmente, la investigación sobre dispositivos de SiC se centra principalmente en dispositivos discretos. Para cada tipo de estructura de dispositivo, la investigación inicial consiste simplemente en trasplantar la estructura correspondiente de Si o GaAs a SiC sin optimizarla. Dado que la capa de óxido intrínseca del SiC es la misma que la del Si (SiO2), esto significa que la mayoría de los dispositivos de Si, especialmente los de m-pa, pueden fabricarse sobre SiC. Si bien se trata solo de un trasplante sencillo, algunos de los dispositivos obtenidos han logrado resultados satisfactorios, y algunos ya se encuentran en el mercado.
Los dispositivos optoelectrónicos de SiC, especialmente los diodos emisores de luz azul (LEDs Blu-ray), llegaron al mercado a principios de la década de 1990 y fueron los primeros dispositivos de SiC producidos en masa. También se comercializan diodos Schottky de SiC de alto voltaje, transistores de potencia de RF de SiC, MOSFETs y mesFETs de SiC. Por supuesto, el rendimiento de todos estos productos de SiC está lejos de aprovechar las excelentes características de los materiales de SiC, y aún se requiere investigación y desarrollo para mejorar la funcionalidad y el rendimiento de los dispositivos de SiC. Estas simples adaptaciones a menudo no logran explotar completamente las ventajas de los materiales de SiC. Incluso en el área de algunas ventajas de los dispositivos de SiC, algunos de los dispositivos de SiC fabricados inicialmente no pueden igualar el rendimiento de los dispositivos de Si o CaAs correspondientes.
Para transformar mejor las ventajas de las características del material SiC en ventajas para los dispositivos SiC, actualmente estamos estudiando cómo optimizar el proceso de fabricación y la estructura del dispositivo, o bien desarrollando nuevas estructuras y nuevos procesos para mejorar la función y el rendimiento de los dispositivos SiC.
Fecha de publicación: 23 de agosto de 2022