Карбид кремния (SiC), как новый тип полупроводникового материала, стал важнейшим полупроводниковым материалом для производства коротковолновых оптоэлектронных устройств, высокотемпературных устройств, устройств, устойчивых к радиации, и мощных/высоковольтных электронных устройств благодаря своим превосходным физическим, химическим и электрическим свойствам. Особенно при применении в экстремальных и жестких условиях характеристики устройств на основе SiC значительно превосходят характеристики устройств на основе Si и GaAs. Поэтому устройства на основе SiC и различные виды датчиков постепенно становятся одними из ключевых устройств, играющих все более важную роль.
С 1980-х годов устройства и схемы на основе SiC развивались стремительно, особенно с 1989 года, когда на рынок вышла первая подложка из SiC. В некоторых областях, таких как светодиоды, высокочастотные мощные и высоковольтные устройства, устройства на основе SiC получили широкое коммерческое применение. Развитие происходит быстрыми темпами. После почти 10 лет развития технология производства устройств на основе SiC позволила создавать коммерческие устройства. Ряд компаний, представленных Cree, начали предлагать коммерческую продукцию на основе SiC. Отечественные научно-исследовательские институты и университеты также добились значительных успехов в выращивании материала SiC и технологии производства устройств. Хотя материал SiC обладает превосходными физическими и химическими свойствами, а технология производства устройств на основе SiC также достаточно зрелая, производительность устройств и схем на основе SiC не является выдающейся. Помимо постоянного совершенствования материала SiC и технологии производства устройств, необходимо прилагать больше усилий для использования преимуществ материала SiC путем оптимизации структуры устройств S5C или предложения новых структур устройств.
В настоящее время исследования SiC-устройств в основном сосредоточены на дискретных устройствах. Для каждого типа структуры устройства первоначальные исследования заключаются в простой пересадке соответствующей структуры Si или GaAs на SiC без оптимизации структуры устройства. Поскольку собственный оксидный слой SiC идентичен Si, а именно SiO2, это означает, что большинство Si-устройств, особенно m-pa-устройств, могут быть изготовлены на SiC. Хотя это всего лишь простая пересадка, некоторые из полученных устройств показали удовлетворительные результаты, а некоторые уже поступили на рынок.
Оптоэлектронные устройства на основе карбида кремния (SiC), особенно синие светодиоды (BLU-ray LED), появились на рынке в начале 1990-х годов и стали первыми устройствами на основе SiC, выпускаемыми серийно. Высоковольтные диоды Шоттки на основе SiC, ВЧ-транзисторы на основе SiC, МОП-транзисторы и мезофетры на основе SiC также доступны на коммерческой основе. Конечно, характеристики всех этих изделий на основе SiC далеки от того, чтобы в полной мере использовать превосходные свойства материалов SiC, и для повышения функциональности и производительности устройств на основе SiC еще необходимы дальнейшие исследования и разработки. Такие простые замены часто не позволяют в полной мере использовать преимущества материалов SiC. Даже в области некоторых преимуществ устройств на основе SiC, некоторые из первоначально выпущенных устройств на основе SiC не могут сравниться по характеристикам с соответствующими устройствами на основе Si или CaAs.
Для того чтобы лучше преобразовать преимущества характеристик материала SiC в преимущества устройств на его основе, в настоящее время мы изучаем способы оптимизации процесса производства и структуры устройств, а также разрабатываем новые структуры и процессы для улучшения функциональности и производительности устройств на основе SiC.
Дата публикации: 23 августа 2022 г.