新たな半導体材料として、SiCは優れた物理的・化学的特性および電気的特性により、短波長光電子デバイス、高温デバイス、耐放射線デバイス、高出力／高電力電子デバイスの製造において最も重要な半導体材料となっています。特に、極限的な過酷な条件下では、SiCデバイスの特性はSiデバイスやGaAsデバイスの特性をはるかに凌駕します。そのため、SiCデバイスや各種センサーは、ますます重要な役割を果たす主要デバイスの一つとして、徐々にその地位を確立しつつあります。
SiCデバイスと回路は1980年代以降、特に最初のSiC基板ウェハが市場に登場した1989年以降、急速に発展してきました。発光ダイオード、高周波・高出力・高電圧デバイスなどの分野では、SiCデバイスは商業的に広く使用されています。開発は急速で、約10年の開発を経て、SiCデバイスプロセスは商用デバイスの製造が可能になりました。Creeをはじめとする多くの企業がSiCデバイスの商用製品の提供を開始しています。国内の研究機関や大学も、SiC材料の成長とデバイス製造技術において目覚ましい成果を上げています。SiC材料は非常に優れた物理的・化学的特性を持ち、SiCデバイス技術も成熟していますが、SiCデバイスと回路の性能は優れているとは言えません。SiC材料とデバイスプロセスを継続的に改善する必要があることに加え、SiCデバイス構造の最適化や新しいデバイス構造の提案などによって、SiC材料の利点を最大限に活用する方法に、より一層の努力を傾ける必要があります。
現在、SiCデバイスの研究は主に個別デバイスに焦点を当てています。各デバイス構造タイプについて、初期段階では、デバイス構造の最適化を行わずに、対応するSiまたはGaAsデバイス構造をSiCに単純に移植する研究が行われています。SiCの固有酸化膜はSiと同じSiO2であるため、ほとんどのSiデバイス、特にm-paデバイスはSiC上に製造可能です。単純な移植ではありますが、得られたデバイスの中には満足のいく結果が得られたものもあり、既に工場市場に投入されているものもあります。
SiC光電子デバイス、特に青色発光ダイオード（BLU-ray LED）は1990年代初頭に市場に登場し、最初の量産型SiCデバイスとなりました。高電圧SiCショットキーダイオード、SiC RFパワートランジスタ、SiC MOSFET、mesFETも市販されています。もちろん、これらのSiC製品の性能はSiC材料の優れた特性を十分に発揮するには程遠く、SiCデバイスのより強力な機能と性能は依然として研究開発が必要です。このような単純な移植では、SiC材料の利点を十分に活用できないことがよくあります。SiCデバイスの利点がある分野でさえ、最初に製造されたSiCデバイスの中には、対応するSiまたはCaAsデバイスの性能に匹敵しないものもあります。
SiC材料の特性の利点をSiCデバイスの利点へとより効果的に転換するために、現在、デバイスの製造プロセスや構造を最適化する方法、あるいはSiCデバイスの機能と性能を向上させるための新しい構造やプロセスを開発する方法を研究しています。
投稿日時：2022年8月23日