Ca nou tip de material semiconductor, SiC a devenit cel mai important material semiconductor pentru fabricarea dispozitivelor optoelectronice cu lungime de undă scurtă, a dispozitivelor la temperaturi înalte, a dispozitivelor rezistente la radiații și a dispozitivelor electronice de mare putere/putere mare, datorită proprietăților sale fizice și chimice excelente și a proprietăților electrice. În special atunci când sunt aplicate în condiții extreme și dure, caracteristicile dispozitivelor SiC le depășesc cu mult pe cele ale dispozitivelor Si și GaAs. Prin urmare, dispozitivele SiC și diversele tipuri de senzori au devenit treptat printre dispozitivele cheie, jucând un rol din ce în ce mai important.
Dispozitivele și circuitele SiC s-au dezvoltat rapid din anii 1980, în special din 1989, când a intrat pe piață prima placă cu substrat SiC. În anumite domenii, cum ar fi diodele emițătoare de lumină, dispozitivele de înaltă frecvență, putere și tensiune înaltă, dispozitivele SiC au fost utilizate pe scară largă în scop comercial. Dezvoltarea este rapidă. După aproape 10 ani de dezvoltare, procesul de fabricație a dispozitivelor SiC a permis fabricarea de dispozitive comerciale. O serie de companii reprezentate de Cree au început să ofere produse comerciale de dispozitive SiC. Institutele de cercetare și universitățile autohtone au obținut, de asemenea, realizări satisfăcătoare în dezvoltarea materialelor SiC și în tehnologia de fabricație a dispozitivelor. Deși materialul SiC are proprietăți fizice și chimice foarte superioare, iar tehnologia dispozitivelor SiC este, de asemenea, matură, performanța dispozitivelor și circuitelor SiC nu este superioară. Pe lângă materialul SiC și procesul de fabricație a dispozitivelor, trebuie îmbunătățite constant. Ar trebui depuse mai multe eforturi pentru a valorifica materialele SiC prin optimizarea structurii dispozitivelor S5C sau prin propunerea de noi structuri de dispozitive.
În prezent, cercetarea dispozitivelor SiC se concentrează în principal pe dispozitive discrete. Pentru fiecare tip de structură a dispozitivului, cercetarea inițială constă în simpla transplantare a structurii corespunzătoare de Si sau GaAs pe SiC, fără a optimiza structura dispozitivului. Deoarece stratul de oxid intrinsec al SiC este același cu cel al Si, adică SiO2, înseamnă că majoritatea dispozitivelor Si, în special dispozitivele m-pa, pot fi fabricate pe SiC. Deși este doar un transplant simplu, unele dintre dispozitivele obținute au obținut rezultate satisfăcătoare, iar altele au intrat deja pe piața industrială.
Dispozitivele optoelectronice SiC, în special diodele emițătoare de lumină albastră (LED-uri BLU-ray), au intrat pe piață la începutul anilor 1990 și au fost primele dispozitive SiC produse în masă. Diodele Schottky SiC de înaltă tensiune, tranzistoarele de putere RF SiC, MOSFET-urile SiC și mesFET-urile sunt, de asemenea, disponibile comercial. Desigur, performanța tuturor acestor produse SiC este departe de a atinge caracteristicile superioare ale materialelor SiC, iar funcționalitatea și performanța mai puternică a dispozitivelor SiC trebuie încă cercetate și dezvoltate. Astfel de transplanturi simple adesea nu pot exploata pe deplin avantajele materialelor SiC. Chiar și în domeniul unor avantaje ale dispozitivelor SiC, unele dintre dispozitivele SiC fabricate inițial nu pot egala performanța dispozitivelor Si sau CaAs corespunzătoare.
Pentru a transforma mai bine avantajele caracteristicilor materialului SiC în avantajele dispozitivelor SiC, studiem în prezent cum să optimizăm procesul de fabricație a dispozitivelor și structura acestora sau să dezvoltăm noi structuri și procese pentru a îmbunătăți funcția și performanța dispozitivelor SiC.
Data publicării: 23 august 2022