Come nuovo tipo di materiale semiconduttore, il SiC è diventato il materiale semiconduttore più importante per la produzione di dispositivi optoelettronici a lunghezza d'onda corta, dispositivi ad alta temperatura, dispositivi resistenti alle radiazioni e dispositivi elettronici ad alta potenza/alta potenza, grazie alle sue eccellenti proprietà fisiche, chimiche ed elettriche. Soprattutto quando applicato in condizioni estreme e difficili, le caratteristiche dei dispositivi SiC superano di gran lunga quelle dei dispositivi Si e dei dispositivi GaAs. Pertanto, i dispositivi SiC e vari tipi di sensori sono gradualmente diventati dispositivi chiave, svolgendo un ruolo sempre più importante.
I dispositivi e i circuiti in SiC si sono sviluppati rapidamente a partire dagli anni '80, in particolare dal 1989, anno in cui è stato immesso sul mercato il primo wafer di substrato in SiC. In alcuni settori, come quello dei diodi a emissione luminosa (LED) e dei dispositivi ad alta frequenza, alta potenza e alta tensione, i dispositivi in SiC hanno trovato ampia applicazione commerciale. Lo sviluppo è rapido. Dopo quasi 10 anni di sviluppo, il processo di produzione dei dispositivi in SiC è stato in grado di produrre dispositivi commerciali. Diverse aziende rappresentate da Cree hanno iniziato a offrire prodotti commerciali basati su dispositivi in SiC. Anche istituti di ricerca e università nazionali hanno raggiunto risultati gratificanti nello sviluppo del materiale in SiC e nella tecnologia di produzione dei dispositivi. Sebbene il materiale in SiC abbia proprietà fisiche e chimiche molto superiori e la tecnologia dei dispositivi in SiC sia matura, le prestazioni di dispositivi e circuiti in SiC non sono superiori. Oltre al materiale in SiC e al processo di produzione dei dispositivi, è necessario migliorare costantemente. È necessario dedicare maggiori sforzi per sfruttare i vantaggi dei materiali in SiC ottimizzando la struttura dei dispositivi in SiC o proponendone di nuovi.
Attualmente, la ricerca sui dispositivi in SiC si concentra principalmente su dispositivi discreti. Per ogni tipo di struttura di dispositivo, la ricerca iniziale consiste semplicemente nel trapiantare la corrispondente struttura in Si o GaAs su SiC, senza ottimizzarla. Poiché lo strato di ossido intrinseco del SiC è lo stesso del Si, ovvero SiO₂, la maggior parte dei dispositivi in Si, in particolare quelli m-pa, può essere prodotta su SiC. Sebbene si tratti solo di un semplice trapianto, alcuni dei dispositivi ottenuti hanno ottenuto risultati soddisfacenti e alcuni sono già entrati nel mercato industriale.
I dispositivi optoelettronici in SiC, in particolare i diodi a emissione di luce blu (LED BLU-ray), sono entrati sul mercato all'inizio degli anni '90 e sono stati i primi dispositivi in SiC prodotti in serie. Sono disponibili in commercio anche diodi Schottky in SiC ad alta tensione, transistor di potenza RF in SiC, MOSFET e mesFET in SiC. Naturalmente, le prestazioni di tutti questi prodotti in SiC sono ben lungi dal riprodurre le super caratteristiche dei materiali in SiC, e la funzionalità e le prestazioni più elevate dei dispositivi in SiC devono ancora essere studiate e sviluppate. Questi semplici trapianti spesso non riescono a sfruttare appieno i vantaggi dei materiali in SiC. Anche per quanto riguarda alcuni vantaggi dei dispositivi in SiC, alcuni dei dispositivi in SiC inizialmente prodotti non possono eguagliare le prestazioni dei corrispondenti dispositivi in Si o CaAs.
Per trasformare al meglio i vantaggi delle caratteristiche del materiale SiC nei vantaggi dei dispositivi SiC, stiamo attualmente studiando come ottimizzare il processo di fabbricazione e la struttura del dispositivo o sviluppare nuove strutture e nuovi processi per migliorare la funzionalità e le prestazioni dei dispositivi SiC.
Data di pubblicazione: 23 agosto 2022