Jako nowy rodzaj materiału półprzewodnikowego, SiC stał się najważniejszym materiałem półprzewodnikowym do produkcji urządzeń optoelektronicznych o krótkiej długości fali, urządzeń wysokotemperaturowych, urządzeń odpornych na promieniowanie oraz urządzeń elektronicznych dużej/dużej mocy ze względu na swoje doskonałe właściwości fizyczne, chemiczne i elektryczne. Szczególnie w ekstremalnych i trudnych warunkach, parametry urządzeń SiC znacznie przewyższają parametry urządzeń Si i GaAs. Dlatego urządzenia SiC i różnego rodzaju czujniki stopniowo stają się jednymi z kluczowych urządzeń, odgrywając coraz ważniejszą rolę.
Urządzenia i obwody SiC rozwijają się dynamicznie od lat 80. XX wieku, a zwłaszcza od 1989 roku, kiedy to na rynku pojawił się pierwszy wafel z podłożem SiC. W niektórych dziedzinach, takich jak diody elektroluminescencyjne (LED), urządzenia wysokiej częstotliwości, dużej mocy i wysokiego napięcia, urządzenia SiC są szeroko stosowane komercyjnie. Rozwój jest szybki. Po prawie 10 latach rozwoju, proces wytwarzania urządzeń SiC pozwolił na produkcję urządzeń komercyjnych. Wiele firm reprezentowanych przez Cree rozpoczęło oferowanie komercyjnych produktów z urządzeń SiC. Krajowe instytuty badawcze i uniwersytety również odnotowały satysfakcjonujące osiągnięcia w rozwoju materiałów SiC i technologii produkcji urządzeń. Chociaż materiał SiC charakteryzuje się bardzo dobrymi właściwościami fizycznymi i chemicznymi, a technologia wytwarzania urządzeń SiC jest również dojrzała, wydajność urządzeń i obwodów SiC nie jest lepsza. Ponadto materiał SiC i proces wytwarzania urządzeń wymagają ciągłego doskonalenia. Należy włożyć więcej wysiłku w wykorzystanie materiałów SiC poprzez optymalizację struktury urządzenia S5C lub proponowanie nowych struktur.
Obecnie badania nad urządzeniami SiC koncentrują się głównie na urządzeniach dyskretnych. Dla każdego typu struktury urządzenia, początkowe badania polegają po prostu na przeszczepieniu odpowiedniej struktury Si lub GaAs do SiC, bez optymalizacji struktury urządzenia. Ponieważ wewnętrzna warstwa tlenkowa SiC jest taka sama jak Si, czyli SiO₂, oznacza to, że większość urządzeń Si, a zwłaszcza urządzenia m-pa, można wytwarzać na SiC. Chociaż jest to jedynie prosta transplantacja, niektóre z uzyskanych urządzeń osiągnęły zadowalające rezultaty, a niektóre z nich trafiły już na rynek fabryczny.
Urządzenia optoelektroniczne SiC, zwłaszcza diody elektroluminescencyjne niebieskiego światła (BLU-ray LED), weszły na rynek na początku lat 90. XX wieku i były pierwszymi masowo produkowanymi urządzeniami SiC. Wysokonapięciowe diody Schottky'ego SiC, tranzystory mocy SiC RF, tranzystory MOSFET SiC i tranzystory mesFET są również dostępne komercyjnie. Oczywiście, wydajność wszystkich tych produktów SiC jest daleka od doskonałych właściwości materiałów SiC, a lepsza funkcjonalność i wydajność urządzeń SiC wciąż wymaga badań i rozwoju. Takie proste rozwiązania często nie pozwalają w pełni wykorzystać zalet materiałów SiC, nawet w zakresie niektórych zalet urządzeń SiC. Niektóre z początkowo produkowanych urządzeń SiC nie dorównują wydajnością odpowiadającym im urządzeniom SiC lub CaAs.
Aby lepiej przełożyć zalety materiału SiC na zalety urządzeń SiC, obecnie badamy, w jaki sposób zoptymalizować proces produkcji urządzeń i ich strukturę lub opracować nowe struktury i nowe procesy w celu poprawy funkcjonowania i wydajności urządzeń SiC.
Czas publikacji: 23-08-2022