En tant que nouveau type de matériau semi-conducteur, le SiC est devenu le matériau semi-conducteur le plus important pour la fabrication de dispositifs optoélectroniques à courte longueur d'onde, de dispositifs haute température, de dispositifs résistants aux radiations et de dispositifs électroniques haute/forte puissance, grâce à ses excellentes propriétés physiques, chimiques et électriques. En particulier dans des conditions extrêmes et difficiles, les caractéristiques des dispositifs SiC surpassent largement celles des dispositifs Si et GaAs. Par conséquent, les dispositifs SiC et divers types de capteurs sont progressivement devenus des composants clés, jouant un rôle de plus en plus important.
Les dispositifs et circuits SiC ont connu un développement rapide depuis les années 1980, notamment depuis 1989, année de l'arrivée sur le marché de la première plaquette de substrat SiC. Dans certains domaines, tels que les diodes électroluminescentes (DEL) et les composants haute fréquence, haute puissance et haute tension, les dispositifs SiC ont été largement utilisés commercialement. Leur développement est rapide. Après près de dix ans de développement, le procédé de fabrication des dispositifs SiC a permis de fabriquer des dispositifs commerciaux. Plusieurs entreprises représentées par Cree ont commencé à commercialiser des produits SiC. Les instituts de recherche et universités nationaux ont également réalisé des progrès appréciables dans le développement du matériau SiC et la technologie de fabrication des dispositifs. Bien que le matériau SiC présente des propriétés physiques et chimiques très supérieures et que la technologie des dispositifs SiC soit mature, les performances des dispositifs et circuits SiC ne sont pas supérieures. De plus, le matériau SiC et le procédé de fabrication des dispositifs doivent être constamment améliorés. Des efforts supplémentaires doivent être déployés pour exploiter pleinement les avantages des matériaux SiC en optimisant la structure des dispositifs S5C ou en proposant de nouvelles structures.
Actuellement, la recherche sur les dispositifs SiC se concentre principalement sur les dispositifs discrets. Pour chaque type de structure, la recherche initiale consiste simplement à transplanter la structure Si ou GaAs correspondante sur du SiC, sans optimiser la structure. La couche d'oxyde intrinsèque du SiC étant identique à celle du Si, c'est-à-dire SiO2, la plupart des dispositifs Si, notamment les dispositifs m-pa, peuvent être fabriqués sur du SiC. Bien qu'il s'agisse d'une simple transplantation, certains dispositifs obtenus ont obtenu des résultats satisfaisants et sont déjà commercialisés.
Les dispositifs optoélectroniques SiC, notamment les diodes électroluminescentes bleues (LED BLU-ray), sont arrivés sur le marché au début des années 1990 et constituent les premiers dispositifs SiC produits en série. Des diodes Schottky SiC haute tension, des transistors de puissance RF SiC, des MOSFET et des mesFET SiC sont également disponibles sur le marché. Bien entendu, les performances de tous ces produits SiC sont loin d'égaler les caractéristiques exceptionnelles des matériaux SiC, et des recherches et développements restent nécessaires pour améliorer les fonctionnalités et les performances des dispositifs SiC. Ces solutions simples ne permettent souvent pas d'exploiter pleinement les avantages des matériaux SiC, même en ce qui concerne certains avantages des dispositifs SiC. Certains des dispositifs SiC initialement fabriqués ne peuvent pas égaler les performances des dispositifs Si ou CaAs correspondants.
Afin de mieux transformer les avantages des caractéristiques du matériau SiC en avantages des dispositifs SiC, nous étudions actuellement comment optimiser le processus de fabrication et la structure des dispositifs ou développer de nouvelles structures et de nouveaux processus pour améliorer la fonction et les performances des dispositifs SiC.
Date de publication : 23 août 2022