새로운 유형의 반도체 소재인 SiC는 탁월한 물리적, 화학적 특성 및 전기적 특성 덕분에 단파장 광전자 소자, 고온 소자, 방사선 내성 소자, 고출력/고성능 전자 소자 제조에 있어 가장 중요한 반도체 소재로 자리매김했습니다. 특히 극한의 가혹한 환경에서 사용될 때, SiC 소자의 특성은 Si 소자 및 GaAs 소자를 훨씬 능가합니다. 따라서 SiC 소자와 다양한 종류의 센서는 점차 핵심 소자로 자리 잡으며 그 중요성이 더욱 커지고 있습니다.
SiC 소자 및 회로는 1980년대 이후, 특히 최초의 SiC 기판 웨이퍼가 시장에 출시된 1989년 이후 급속도로 발전해 왔습니다. 발광 다이오드, 고주파 고출력 고전압 소자 등 일부 분야에서는 SiC 소자가 이미 널리 상용화되었습니다. 개발 속도는 매우 빨랐습니다. 약 10년 간의 개발 끝에 SiC 소자 공정은 상용화 단계에 이르렀습니다. 크리(Cree)를 비롯한 여러 기업들이 SiC 소자의 상용 제품을 출시하기 시작했습니다. 국내 연구기관과 대학들도 SiC 소재 개발 및 소자 제조 기술 분야에서 눈부신 성과를 거두었습니다. SiC 소재는 매우 우수한 물리화학적 특성을 지니고 있고 SiC 소자 기술 또한 성숙 단계에 이르렀지만, SiC 소자 및 회로의 성능은 아직 최고 수준에는 미치지 못합니다. SiC 소재와 소자 공정의 지속적인 개선이 필요할 뿐만 아니라, S5C 소자 구조 최적화 또는 새로운 소자 구조 제안을 통해 SiC 소재의 장점을 최대한 활용하는 방안에 더욱 노력을 기울여야 합니다.
현재 SiC 소자 연구는 주로 개별 소자에 집중되어 있습니다. 각 소자 구조 유형에 대해 초기 연구는 소자 구조 최적화 없이 해당 Si 또는 GaAs 소자 구조를 SiC에 단순히 이식하는 방식으로 진행됩니다. SiC의 진성 산화막은 Si와 동일한 SiO₂이기 때문에 대부분의 Si 소자, 특히 m-pa 소자를 SiC 기판에서 제조할 수 있습니다. 비록 단순한 이식 방식이지만, 이를 통해 만족스러운 성능을 보이는 소자들이 일부 개발되었고, 이미 양산 시장에 출시된 제품들도 있습니다.
실리콘 산화물(SiC) 광전자 소자, 특히 청색 발광 다이오드(BLU-ray LED)는 1990년대 초 시장에 출시되어 최초의 양산형 SiC 소자가 되었습니다. 고전압 SiC 쇼트키 다이오드, SiC RF 전력 트랜지스터, SiC MOSFET 및 mesFET 또한 상용화되었습니다. 물론 이러한 SiC 제품들의 성능은 SiC 소재의 뛰어난 특성을 제대로 활용하지 못하고 있으며, SiC 소자의 더욱 강력한 기능과 성능을 구현하기 위한 연구 개발이 여전히 필요합니다. 이러한 단순한 이식은 SiC 소재의 장점을 충분히 활용하지 못하는 경우가 많습니다. 심지어 SiC 소자의 일부 장점 영역에서도 초기 생산된 일부 SiC 소자는 해당 Si 또는 CaAs 소자의 성능에 미치지 못하는 경우도 있습니다.
SiC 소재 특성의 장점을 SiC 소자의 장점으로 더욱 효과적으로 전환하기 위해, 현재 소자 제조 공정 및 소자 구조를 최적화하거나 새로운 구조 및 공정을 개발하여 SiC 소자의 기능과 성능을 향상시키는 방안을 연구하고 있습니다.
게시 시간: 2022년 8월 23일