ત્રીજી પેઢીની સેમિકન્ડક્ટર સપાટી -SiC(સિલિકોન કાર્બાઇડ) ઉપકરણો અને તેમના કાર્યક્રમો

નવા પ્રકારની સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી તરીકે, SiC તેના ઉત્તમ ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોને કારણે ટૂંકા-તરંગલંબાઈના ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો, ઉચ્ચ તાપમાન ઉપકરણો, રેડિયેશન પ્રતિકાર ઉપકરણો અને ઉચ્ચ શક્તિ/ઉચ્ચ શક્તિના ઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોના ઉત્પાદન માટે સૌથી મહત્વપૂર્ણ સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી બની ગઈ છે અને વિદ્યુત ગુણધર્મો. ખાસ કરીને જ્યારે આત્યંતિક અને કઠોર પરિસ્થિતિઓમાં લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે SiC ઉપકરણોની લાક્ષણિકતાઓ Si ઉપકરણો અને GaAs ઉપકરણો કરતાં ઘણી વધી જાય છે. તેથી, SiC ઉપકરણો અને વિવિધ પ્રકારના સેન્સર ધીમે ધીમે મુખ્ય ઉપકરણોમાંના એક બની ગયા છે, જે વધુને વધુ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.

1980 ના દાયકાથી SiC ઉપકરણો અને સર્કિટ ઝડપથી વિકસિત થયા છે, ખાસ કરીને 1989 થી જ્યારે પ્રથમ SiC સબસ્ટ્રેટ વેફર બજારમાં પ્રવેશ્યું હતું. કેટલાક ક્ષેત્રોમાં, જેમ કે લાઇટ-એમિટિંગ ડાયોડ્સ, ઉચ્ચ-આવર્તન ઉચ્ચ-શક્તિ અને ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ ઉપકરણો, SiC ઉપકરણોનો વ્યાપકપણે વ્યાવસાયિક રીતે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. વિકાસ ઝડપી છે. લગભગ 10 વર્ષના વિકાસ પછી, SiC ઉપકરણ પ્રક્રિયા વ્યાવસાયિક ઉપકરણોનું ઉત્પાદન કરવામાં સક્ષમ છે. ક્રી દ્વારા રજૂ કરાયેલી સંખ્યાબંધ કંપનીઓએ SiC ઉપકરણોના વ્યવસાયિક ઉત્પાદનો ઓફર કરવાનું શરૂ કર્યું છે. સ્થાનિક સંશોધન સંસ્થાઓ અને યુનિવર્સિટીઓએ પણ SiC સામગ્રી વૃદ્ધિ અને ઉપકરણ ઉત્પાદન તકનીકમાં સંતોષકારક સિદ્ધિઓ મેળવી છે. જોકે SiC સામગ્રીમાં ખૂબ જ શ્રેષ્ઠ ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો છે, અને SiC ઉપકરણ તકનીક પણ પરિપક્વ છે, પરંતુ SiC ઉપકરણો અને સર્કિટનું પ્રદર્શન શ્રેષ્ઠ નથી. SiC સામગ્રી અને ઉપકરણ પ્રક્રિયા ઉપરાંત સતત સુધારવાની જરૂર છે. S5C ઉપકરણ માળખું ઑપ્ટિમાઇઝ કરીને અથવા નવા ઉપકરણ માળખું પ્રસ્તાવિત કરીને SiC સામગ્રીનો લાભ કેવી રીતે લેવો તેના પર વધુ પ્રયત્નો કરવા જોઈએ.

હાલમાં. SiC ઉપકરણોનું સંશોધન મુખ્યત્વે અલગ ઉપકરણો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. દરેક પ્રકારના ઉપકરણ માળખા માટે, પ્રારંભિક સંશોધન એ ઉપકરણના બંધારણને ઑપ્ટિમાઇઝ કર્યા વિના અનુરૂપ Si અથવા GaAs ઉપકરણ માળખાને SiC માં ટ્રાન્સપ્લાન્ટ કરવાનું છે. SiC નું આંતરિક ઓક્સાઇડ સ્તર Si જેવું જ છે, જે SiO2 છે, તેનો અર્થ એ છે કે મોટાભાગના Si ઉપકરણો, ખાસ કરીને m-pa ઉપકરણો, SiC પર ઉત્પાદિત કરી શકાય છે. તેમ છતાં તે માત્ર એક સરળ ટ્રાન્સપ્લાન્ટ છે, પ્રાપ્ત કરેલ કેટલાક ઉપકરણોએ સંતોષકારક પરિણામો પ્રાપ્ત કર્યા છે, અને કેટલાક ઉપકરણો પહેલેથી જ ફેક્ટરી બજારમાં પ્રવેશી ચૂક્યા છે.

SiC ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો, ખાસ કરીને વાદળી પ્રકાશ ઉત્સર્જક ડાયોડ્સ (BLU-ray leds), 1990 ના દાયકાની શરૂઆતમાં બજારમાં પ્રવેશ્યા છે અને તે પ્રથમ મોટા પ્રમાણમાં ઉત્પાદિત SiC ઉપકરણો છે. ઉચ્ચ વોલ્ટેજ SiC Schottky ડાયોડ્સ, SiC RF પાવર ટ્રાન્ઝિસ્ટર, SiC MOSFETs અને mesFETs પણ વ્યાવસાયિક રીતે ઉપલબ્ધ છે. અલબત્ત, આ તમામ SiC ઉત્પાદનોનું પ્રદર્શન SiC સામગ્રીની સુપર લાક્ષણિકતાઓને વગાડવાથી દૂર છે, અને SiC ઉપકરણોના મજબૂત કાર્ય અને પ્રદર્શન માટે હજુ પણ સંશોધન અને વિકાસ કરવાની જરૂર છે. આવા સરળ ટ્રાન્સપ્લાન્ટ ઘણીવાર SiC સામગ્રીના ફાયદાઓનો સંપૂર્ણ ઉપયોગ કરી શકતા નથી. SiC ઉપકરણોના કેટલાક ફાયદાના ક્ષેત્રમાં પણ. શરૂઆતમાં ઉત્પાદિત કેટલાક SiC ઉપકરણો અનુરૂપ Si અથવા CaAs ઉપકરણોની કામગીરી સાથે મેળ ખાતા નથી.

SiC મટિરિયલ લાક્ષણિકતાઓના ફાયદાઓને SiC ઉપકરણોના ફાયદામાં વધુ સારી રીતે રૂપાંતરિત કરવા માટે, અમે હાલમાં અભ્યાસ કરી રહ્યા છીએ કે કેવી રીતે ઉપકરણ ઉત્પાદન પ્રક્રિયા અને ઉપકરણ માળખું ઑપ્ટિમાઇઝ કરવું અથવા SiC ઉપકરણોના કાર્ય અને પ્રદર્શનને સુધારવા માટે નવી રચનાઓ અને નવી પ્રક્રિયાઓ વિકસાવવી.