Երրորդ սերնդի կիսահաղորդչային մակերեսային - SiC (սիլիկոնի կարբիդ) սարքեր և դրանց կիրառությունները

Որպես կիսահաղորդչային նյութի նոր տեսակ, SiC-ը դարձել է ամենակարևոր կիսահաղորդչային նյութը կարճ ալիքի օպտոէլեկտրոնային սարքերի, բարձր ջերմաստիճանի սարքերի, ճառագայթման դիմադրության սարքերի և բարձր հզորության/բարձր հզորության էլեկտրոնային սարքերի արտադրության համար՝ շնորհիվ իր գերազանց ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների և էլեկտրական հատկություններ. Հատկապես, երբ կիրառվում է ծայրահեղ և ծանր պայմաններում, SiC սարքերի բնութագրերը զգալիորեն գերազանցում են Si սարքերի և GaAs սարքերի բնութագրերը: Հետևաբար, SiC սարքերը և տարբեր տեսակի սենսորները աստիճանաբար դարձել են առանցքային սարքերից մեկը՝ խաղալով ավելի ու ավելի կարևոր դեր:

SiC սարքերը և սխեմաները արագ զարգացել են 1980-ականներից, հատկապես 1989 թվականից, երբ շուկա մտավ առաջին SiC ենթաշերտ վաֆլերը: Որոշ ոլորտներում, ինչպիսիք են լուսարձակող դիոդները, բարձր հաճախականության բարձր էներգիայի և բարձր լարման սարքերը, SiC սարքերը լայնորեն օգտագործվում են առևտրային ոլորտում: Զարգացումը սրընթաց է։ Մոտ 10 տարվա զարգացումից հետո SiC սարքի գործընթացը կարողացավ արտադրել կոմերցիոն սարքեր: Cree-ի կողմից ներկայացված մի շարք ընկերություններ սկսել են առաջարկել SiC սարքերի կոմերցիոն արտադրանք։ Ներքին գիտահետազոտական ​​ինստիտուտներն ու համալսարանները նույնպես ուրախալի ձեռքբերումներ են գրանցել SiC նյութերի աճի և սարքերի արտադրության տեխնոլոգիայի ոլորտում: Չնայած SiC նյութն ունի շատ գերազանց ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ, և SiC սարքի տեխնոլոգիան նույնպես հասուն է, սակայն SiC սարքերի և սխեմաների կատարումը գերազանց չէ: Ի լրումն SiC նյութի և սարքի գործընթացը պետք է անընդհատ կատարելագործվի: Պետք է ավելի շատ ջանքեր գործադրվեն, թե ինչպես օգտվել SiC նյութերից՝ օպտիմալացնելով S5C սարքի կառուցվածքը կամ առաջարկելով սարքի նոր կառուցվածք:

Ներկայում. SiC սարքերի հետազոտությունը հիմնականում կենտրոնանում է դիսկրետ սարքերի վրա։ Սարքի կառուցվածքի յուրաքանչյուր տեսակի համար նախնական հետազոտությունն այն է, որ ուղղակի SiC կամ GaAs սարքի կառուցվածքը փոխպատվաստվի SiC-ին՝ առանց սարքի կառուցվածքի օպտիմալացման: Քանի որ SiC-ի ներքին օքսիդային շերտը նույնն է, ինչ Si-ն, որը SiO2 է, դա նշանակում է, որ Si սարքերի մեծ մասը, հատկապես m-pa սարքերը, կարող են արտադրվել SiC-ի վրա: Թեեւ դա ընդամենը պարզ փոխպատվաստում է, սակայն ձեռք բերված սարքերից մի քանիսը հասել են գոհացուցիչ արդյունքների, իսկ որոշ սարքեր արդեն մտել են գործարանային շուկա։

SiC օպտոէլեկտրոնային սարքերը, հատկապես կապույտ լույս արտանետող դիոդները (BLU-ray LEDs), շուկա են մտել 1990-ականների սկզբին և առաջին զանգվածային արտադրության SiC սարքերն են: Բարձր լարման SiC Schottky դիոդները, SiC RF հոսանքի տրանզիստորները, SiC MOSFET-ները և mesFET-ները նույնպես առևտրային են: Իհարկե, այս բոլոր SiC արտադրանքների կատարումը հեռու է SiC նյութերի սուպեր բնութագրերը խաղալուց, և SiC սարքերի ավելի ուժեղ գործառույթն ու կատարումը դեռ պետք է ուսումնասիրվեն և մշակվեն: Նման պարզ փոխպատվաստումները հաճախ չեն կարողանում ամբողջությամբ օգտագործել SiC նյութերի առավելությունները: Նույնիսկ SiC սարքերի որոշ առավելությունների ոլորտում: Սկզբում արտադրված SiC սարքերից մի քանիսը չեն կարող համապատասխանել համապատասխան Si կամ CaAs սարքերի աշխատանքին:

Որպեսզի SiC նյութի բնութագրերի առավելություններն ավելի լավ փոխակերպենք SiC սարքերի առավելությունների, մենք ներկայումս ուսումնասիրում ենք, թե ինչպես օպտիմալացնել սարքի արտադրության գործընթացը և սարքի կառուցվածքը կամ մշակել նոր կառուցվածքներ և նոր գործընթացներ՝ բարելավելու SiC սարքերի գործառույթն ու կատարումը: