Como um novo tipo de material semicondutor, o SiC tornou-se o material semicondutor mais importante para a fabricação de dispositivos optoeletrônicos de curto comprimento de onda, dispositivos de alta temperatura, dispositivos resistentes à radiação e dispositivos eletrônicos de alta/alta potência, devido às suas excelentes propriedades físicas, químicas e elétricas. Especialmente quando aplicados em condições extremas e severas, as características dos dispositivos de SiC superam em muito as dos dispositivos de Si e GaAs. Portanto, dispositivos de SiC e diversos tipos de sensores tornaram-se gradualmente um dos principais dispositivos, desempenhando um papel cada vez mais importante.
Os dispositivos e circuitos de SiC desenvolveram-se rapidamente desde a década de 1980, especialmente desde 1989, quando o primeiro wafer de substrato de SiC entrou no mercado. Em algumas áreas, como diodos emissores de luz (LEDs), dispositivos de alta frequência, alta potência e alta tensão, os dispositivos de SiC têm sido amplamente utilizados comercialmente. O desenvolvimento é rápido. Após quase 10 anos de desenvolvimento, o processo de dispositivos de SiC tornou-se capaz de fabricar dispositivos comerciais. Diversas empresas representadas pela Cree começaram a oferecer produtos comerciais de dispositivos de SiC. Institutos de pesquisa e universidades nacionais também alcançaram conquistas gratificantes no crescimento do material de SiC e na tecnologia de fabricação de dispositivos. Embora o material de SiC tenha propriedades físicas e químicas muito superiores, e a tecnologia de dispositivos de SiC também seja madura, o desempenho dos dispositivos e circuitos de SiC não é superior. Além disso, o material de SiC e o processo de dispositivos precisam ser constantemente aprimorados. Mais esforços devem ser feitos para aproveitar as vantagens dos materiais de SiC, otimizando a estrutura do dispositivo S5C ou propondo uma nova estrutura de dispositivo.
Atualmente, a pesquisa de dispositivos de SiC concentra-se principalmente em dispositivos discretos. Para cada tipo de estrutura de dispositivo, a pesquisa inicial consiste em simplesmente transplantar a estrutura do dispositivo de Si ou GaAs correspondente para SiC, sem otimizá-la. Como a camada de óxido intrínseca do SiC é a mesma do Si, que é o SiO2, isso significa que a maioria dos dispositivos de Si, especialmente os dispositivos m-pa, podem ser fabricados em SiC. Embora seja apenas um transplante simples, alguns dos dispositivos obtidos obtiveram resultados satisfatórios, e alguns já entraram no mercado de fábrica.
Dispositivos optoeletrônicos de SiC, especialmente diodos emissores de luz azul (LEDs Blu-ray), entraram no mercado no início da década de 1990 e foram os primeiros dispositivos de SiC produzidos em massa. Diodos Schottky de SiC de alta tensão, transistores de potência de RF de SiC, MOSFETs e mesFETs de SiC também estão disponíveis comercialmente. É claro que o desempenho de todos esses produtos de SiC está longe de atingir as excelentes características dos materiais de SiC, e a funcionalidade e o desempenho mais robustos dos dispositivos de SiC ainda precisam ser pesquisados e desenvolvidos. Tais transplantes simples muitas vezes não conseguem explorar plenamente as vantagens dos materiais de SiC. Mesmo no que diz respeito a algumas vantagens dos dispositivos de SiC, alguns dos dispositivos de SiC inicialmente fabricados não conseguem igualar o desempenho dos dispositivos de Si ou CaAs correspondentes.
Para melhor transformar as vantagens das características do material SiC nas vantagens dos dispositivos SiC, estamos atualmente estudando como otimizar o processo de fabricação e a estrutura do dispositivo ou desenvolver novas estruturas e novos processos para melhorar a função e o desempenho dos dispositivos SiC.
Data de publicação: 23/08/2022