तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक सतह-SiC (सिलिकॉन कार्बाइड) उपकरण और उनके अनुप्रयोग

एक नए प्रकार की अर्धचालक सामग्री के रूप में, SiC अपने उत्कृष्ट भौतिक और रासायनिक गुणों के कारण लघु-तरंग दैर्ध्य ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, उच्च तापमान उपकरणों, विकिरण प्रतिरोधी उपकरणों और उच्च शक्ति/उच्च शक्ति इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के निर्माण के लिए सबसे महत्वपूर्ण अर्धचालक सामग्री बन गया है। विद्युत गुण. विशेष रूप से जब अत्यधिक और कठोर परिस्थितियों में लागू किया जाता है, तो SiC उपकरणों की विशेषताएं Si उपकरणों और GaAs उपकरणों से कहीं अधिक होती हैं। इसलिए, SiC डिवाइस और विभिन्न प्रकार के सेंसर धीरे-धीरे प्रमुख उपकरणों में से एक बन गए हैं, जो अधिक से अधिक महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहे हैं।

1980 के दशक के बाद से SiC उपकरण और सर्किट तेजी से विकसित हुए हैं, खासकर 1989 के बाद से जब पहला SiC सब्सट्रेट वेफर बाजार में आया था। कुछ क्षेत्रों में, जैसे प्रकाश उत्सर्जक डायोड, उच्च-आवृत्ति उच्च-शक्ति और उच्च-वोल्टेज उपकरण, SiC उपकरणों का व्यापक रूप से व्यावसायिक उपयोग किया गया है। विकास तेजी से हो रहा है. लगभग 10 वर्षों के विकास के बाद, SiC उपकरण प्रक्रिया वाणिज्यिक उपकरणों का निर्माण करने में सक्षम हो गई है। क्री द्वारा प्रतिनिधित्व की गई कई कंपनियों ने SiC उपकरणों के वाणिज्यिक उत्पादों की पेशकश शुरू कर दी है। घरेलू अनुसंधान संस्थानों और विश्वविद्यालयों ने भी SiC सामग्री विकास और उपकरण निर्माण प्रौद्योगिकी में संतुष्टिदायक उपलब्धियां हासिल की हैं। हालाँकि SiC सामग्री में बहुत बेहतर भौतिक और रासायनिक गुण हैं, और SiC डिवाइस तकनीक भी परिपक्व है, लेकिन SiC उपकरणों और सर्किट का प्रदर्शन बेहतर नहीं है। इसके अलावा SiC सामग्री और उपकरण प्रक्रिया में लगातार सुधार की जरूरत है। S5C डिवाइस संरचना को अनुकूलित करके या नई डिवाइस संरचना का प्रस्ताव करके SiC सामग्रियों का लाभ कैसे उठाया जाए, इस पर अधिक प्रयास किए जाने चाहिए।

वर्तमान में। SiC उपकरणों का अनुसंधान मुख्य रूप से असतत उपकरणों पर केंद्रित है। प्रत्येक प्रकार की डिवाइस संरचना के लिए, प्रारंभिक शोध डिवाइस संरचना को अनुकूलित किए बिना संबंधित Si या GaAs डिवाइस संरचना को SiC में ट्रांसप्लांट करना है। चूँकि SiC की आंतरिक ऑक्साइड परत Si के समान है, जो SiO2 है, इसका मतलब है कि अधिकांश Si डिवाइस, विशेष रूप से m-pa डिवाइस, SiC पर निर्मित किए जा सकते हैं। हालाँकि यह केवल एक साधारण प्रत्यारोपण है, प्राप्त किए गए कुछ उपकरणों ने संतोषजनक परिणाम प्राप्त किए हैं, और कुछ उपकरण पहले ही फ़ैक्टरी बाज़ार में प्रवेश कर चुके हैं।

SiC ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण, विशेष रूप से नीली रोशनी उत्सर्जक डायोड (BLU-रे एलईडी) ने 1990 के दशक की शुरुआत में बाजार में प्रवेश किया और ये पहले बड़े पैमाने पर उत्पादित SiC उपकरण हैं। उच्च वोल्टेज SiC शोट्की डायोड, SiC RF पावर ट्रांजिस्टर, SiC MOSFETs और mesFETs भी व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं। बेशक, इन सभी SiC उत्पादों का प्रदर्शन SiC सामग्रियों की सुपर विशेषताओं से बहुत दूर है, और SiC उपकरणों के मजबूत कार्य और प्रदर्शन पर अभी भी शोध और विकास की आवश्यकता है। ऐसे सरल प्रत्यारोपण अक्सर SiC सामग्रियों के लाभों का पूरी तरह से फायदा नहीं उठा सकते हैं। SiC उपकरणों के कुछ लाभों के क्षेत्र में भी। प्रारंभ में निर्मित कुछ SiC उपकरण संबंधित Si या CaAs उपकरणों के प्रदर्शन से मेल नहीं खा सकते हैं।

SiC सामग्री विशेषताओं के फायदों को SiC उपकरणों के फायदों में बेहतर ढंग से बदलने के लिए, हम वर्तमान में अध्ययन कर रहे हैं कि डिवाइस निर्माण प्रक्रिया और डिवाइस संरचना को कैसे अनुकूलित किया जाए या SiC उपकरणों के कार्य और प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए नई संरचनाओं और नई प्रक्रियाओं को कैसे विकसित किया जाए।