Як новий тип напівпровідникового матеріалу, SiC став найважливішим напівпровідниковим матеріалом для виготовлення короткохвильових оптоелектронних приладів, приладів для високих температур, приладів стійкості до випромінювання та високопотужних електронних приладів завдяки своїм чудовим фізичним, хімічним та електричним властивостям. Особливо при застосуванні в екстремальних та суворих умовах характеристики приладів SiC значно перевершують характеристики приладів Si та GaAs. Тому прилади SiC та різні види датчиків поступово стають одними з ключових пристроїв, відіграючи дедалі важливішу роль.
Пристрої та схеми на основі карбіду кремнію (SIC) швидко розвивалися з 1980-х років, особливо з 1989 року, коли на ринок вийшла перша пластина з підкладкою SiC. У деяких галузях, таких як світлодіоди, високочастотні високопотужні та високовольтні пристрої, пристрої на основі карбіду кремнію широко використовуються в комерційних цілях. Розвиток йде швидкими темпами. Після майже 10 років розробки процес виробництва пристроїв на основі карбіду кремнію дозволив виробляти комерційні пристрої. Ряд компаній, представлених Cree, почали пропонувати комерційну продукцію пристроїв на основі карбіду кремнію. Вітчизняні дослідницькі інститути та університети також досягли значних успіхів у розвитку матеріалів на основі карбіду кремнію та технології виготовлення пристроїв. Хоча матеріал SiC має значно кращі фізичні та хімічні властивості, а технологія виготовлення пристроїв на основі карбіду кремнію також є зрілою, продуктивність пристроїв та схем на основі карбіду кремнію не є найкращою. Крім того, матеріал SiC та процес виготовлення пристроїв потребують постійного вдосконалення. Слід докласти більше зусиль для того, щоб скористатися перевагами матеріалів SiC, оптимізуючи структуру пристроїв S5C або пропонуючи нові структури пристроїв.
Наразі дослідження пристроїв на основі SiC в основному зосереджені на дискретних пристроях. Для кожного типу структури пристрою початкове дослідження полягає в простому пересадженні відповідної структури пристрою Si або GaAs на SiC без оптимізації структури пристрою. Оскільки власний оксидний шар SiC такий самий, як і Si, тобто SiO2, це означає, що більшість кремнієвих пристроїв, особливо m-pa пристроїв, можна виготовляти на SiC. Хоча це лише проста пересадка, деякі з отриманих пристроїв досягли задовільних результатів, а деякі з них вже вийшли на заводський ринок.
Оптоелектронні пристрої на основі карбіду кремнію (SIC), особливо світлодіоди, що випромінюють синє світло (BLU-ray світлодіоди), з'явилися на ринку на початку 1990-х років і є першими масово виробленими пристроями на основі карбіду кремнію. Високовольтні діоди Шотткі на основі карбіду кремнію, потужні радіочастотні транзистори на основі карбіду кремнію, MOSFET-транзистори на основі карбіду кремнію та mesFET-транзистори на основі карбіду кремнію також є комерційно доступними. Звичайно, продуктивність усіх цих продуктів на основі карбіду кремнію далеко не перевершує суперхарактеристики матеріалів SiC, і посилення функцій та продуктивності пристроїв на основі карбіду кремнію все ще потребує досліджень та розробок. Такі прості інтеграції часто не можуть повністю використати переваги матеріалів SiC. Навіть у сфері деяких переваг пристроїв на основі карбіду кремнію деякі з спочатку виготовлених пристроїв на основі карбіду кремнію не можуть зрівнятися з продуктивністю відповідних пристроїв на основі кремнію або кальцію.
Щоб краще перетворити переваги характеристик матеріалу SiC на переваги пристроїв SiC, ми зараз вивчаємо, як оптимізувати процес виробництва пристроїв та їх структуру або розробляти нові структури та нові процеси для покращення функціональності та продуктивності пристроїв SiC.
Час публікації: 23 серпня 2022 р.