سطح أشباه الموصلات من الجيل الثالث - أجهزة كربيد السيليكون وتطبيقاتها

كنوع جديد من مواد أشباه الموصلات، أصبحت SiC أهم مادة شبه موصلة لتصنيع الأجهزة الإلكترونية الضوئية ذات الطول الموجي القصير، وأجهزة درجة الحرارة المرتفعة، وأجهزة مقاومة الإشعاع، والأجهزة الإلكترونية عالية الطاقة/عالية الطاقة نظرًا لخصائصها الفيزيائية والكيميائية الممتازة و الخصائص الكهربائية. خاصة عند تطبيقها في ظل ظروف قاسية وقاسية، فإن خصائص أجهزة SiC تتجاوز بكثير تلك الخاصة بأجهزة Si وأجهزة GaAs. لذلك، أصبحت أجهزة SiC وأنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار تدريجيًا أحد الأجهزة الرئيسية، حيث تلعب دورًا متزايد الأهمية.

تطورت أجهزة ودوائر SiC بسرعة منذ الثمانينيات، خاصة منذ عام 1989 عندما دخلت أول رقاقة ركيزة من SiC إلى السوق. في بعض المجالات، مثل الثنائيات الباعثة للضوء، والأجهزة ذات الطاقة العالية والجهد العالي عالية التردد، تم استخدام أجهزة SiC على نطاق واسع تجاريًا. التطور سريع. بعد ما يقرب من 10 سنوات من التطوير، تمكنت عملية جهاز SiC من تصنيع الأجهزة التجارية. بدأ عدد من الشركات التي تمثلها شركة Cree في تقديم منتجات تجارية لأجهزة SiC. حققت معاهد البحوث والجامعات المحلية أيضًا إنجازات مرضية في نمو مادة SiC وتكنولوجيا تصنيع الأجهزة. على الرغم من أن مادة SiC تتمتع بخصائص فيزيائية وكيميائية متفوقة جدًا، كما أن تقنية جهاز SiC ناضجة أيضًا، إلا أن أداء أجهزة ودوائر SiC ليس متفوقًا. بالإضافة إلى مادة SiC، تحتاج عملية الجهاز إلى التحسين المستمر. يجب بذل المزيد من الجهود حول كيفية الاستفادة من مواد SiC من خلال تحسين هيكل جهاز S5C أو اقتراح هيكل جهاز جديد.

في الوقت الحالي. تركز أبحاث أجهزة SiC بشكل أساسي على الأجهزة المنفصلة. بالنسبة لكل نوع من بنية الأجهزة، فإن البحث الأولي هو ببساطة زرع بنية جهاز Si أو GaAs المقابلة إلى SiC دون تحسين بنية الجهاز. نظرًا لأن طبقة الأكسيد الجوهرية لـ SiC هي نفس طبقة Si، وهي SiO2، فهذا يعني أنه يمكن تصنيع معظم أجهزة Si، وخاصة أجهزة m-pa، على SiC. وعلى الرغم من أنها مجرد عملية زرع بسيطة، إلا أن بعض الأجهزة التي تم الحصول عليها حققت نتائج مرضية، وبعض الأجهزة دخلت بالفعل سوق المصنع.

دخلت الأجهزة الإلكترونية الضوئية من SiC، وخاصة الثنائيات الباعثة للضوء الأزرق (مصابيح BLU-ray)، إلى السوق في أوائل التسعينيات وهي أول أجهزة SiC يتم إنتاجها بكميات كبيرة. تتوفر أيضًا ثنائيات SiC Schottky ذات الجهد العالي وترانزستورات طاقة SiC RF وSiC MOSFETs وmesFETs تجاريًا. بالطبع، أداء جميع منتجات SiC هذه بعيد كل البعد عن لعب الخصائص الفائقة لمواد SiC، ولا تزال الوظيفة والأداء الأقوى لأجهزة SiC بحاجة إلى البحث والتطوير. غالبًا ما لا تتمكن عمليات الزرع البسيطة هذه من استغلال مزايا مواد SiC بشكل كامل. حتى في مجال بعض مزايا أجهزة SiC. لا يمكن لبعض أجهزة SiC المصنعة في البداية أن تتطابق مع أداء أجهزة Si أو CaAs المقابلة.

من أجل تحويل مزايا خصائص مادة SiC بشكل أفضل إلى مزايا أجهزة SiC، فإننا ندرس حاليًا كيفية تحسين عملية تصنيع الجهاز وهيكل الجهاز أو تطوير هياكل وعمليات جديدة لتحسين وظيفة وأداء أجهزة SiC.