थर्ड जनरेशन सेमीकंडक्टर पृष्ठभाग -SiC(सिलिकॉन कार्बाइड) उपकरणे आणि त्यांचे अनुप्रयोग

सेमीकंडक्टर मटेरियलचा एक नवीन प्रकार म्हणून, SiC ही शॉर्ट-वेव्हलेंथ ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणे, उच्च तापमान उपकरणे, रेडिएशन प्रतिरोधक उपकरणे आणि उच्च शक्ती/उच्च पॉवर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या निर्मितीसाठी त्याच्या उत्कृष्ट भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांमुळे सर्वात महत्त्वाची सेमीकंडक्टर सामग्री बनली आहे आणि विद्युत गुणधर्म. विशेषत: अत्यंत आणि कठोर परिस्थितीत लागू केल्यावर, SiC उपकरणांची वैशिष्ट्ये Si उपकरणे आणि GaAs उपकरणांपेक्षा जास्त आहेत. म्हणून, SiC उपकरणे आणि विविध प्रकारचे सेन्सर हळूहळू मुख्य उपकरणांपैकी एक बनले आहेत, अधिकाधिक महत्त्वाची भूमिका बजावत आहेत.

1980 च्या दशकापासून, विशेषत: 1989 पासून जेव्हा प्रथम SiC सब्सट्रेट वेफर बाजारात आले तेव्हापासून SiC उपकरणे आणि सर्किट्स वेगाने विकसित होत आहेत. प्रकाश-उत्सर्जक डायोड्स, उच्च-फ्रिक्वेंसी उच्च-शक्ती आणि उच्च-व्होल्टेज उपकरणे यासारख्या काही क्षेत्रांमध्ये, SiC उपकरणे मोठ्या प्रमाणावर व्यावसायिकरित्या वापरली गेली आहेत. विकास वेगवान आहे. सुमारे 10 वर्षांच्या विकासानंतर, SiC उपकरण प्रक्रिया व्यावसायिक उपकरणे तयार करण्यास सक्षम आहे. क्रीने प्रतिनिधित्व केलेल्या अनेक कंपन्यांनी SiC उपकरणांची व्यावसायिक उत्पादने ऑफर करण्यास सुरुवात केली आहे. देशांतर्गत संशोधन संस्था आणि विद्यापीठांनी देखील SiC साहित्य वाढ आणि उपकरण निर्मिती तंत्रज्ञानामध्ये समाधानकारक कामगिरी केली आहे. जरी SiC सामग्रीमध्ये भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म खूप चांगले आहेत आणि SiC उपकरण तंत्रज्ञान देखील परिपक्व आहे, परंतु SiC उपकरणे आणि सर्किट्सची कार्यक्षमता श्रेष्ठ नाही. SiC सामग्री व्यतिरिक्त आणि डिव्हाइस प्रक्रियेत सतत सुधारणा करणे आवश्यक आहे. S5C उपकरण रचना अनुकूल करून किंवा नवीन उपकरण रचना प्रस्तावित करून SiC सामग्रीचा फायदा कसा घ्यावा यावर अधिक प्रयत्न केले पाहिजेत.

सध्या. SiC उपकरणांचे संशोधन प्रामुख्याने वेगळ्या उपकरणांवर केंद्रित आहे. प्रत्येक प्रकारच्या उपकरणाच्या संरचनेसाठी, प्रारंभिक संशोधन हे उपकरण संरचना अनुकूल न करता संबंधित Si किंवा GaAs उपकरण संरचना SiC मध्ये प्रत्यारोपित करणे आहे. SiC चा आंतरिक ऑक्साईड स्तर Si सारखाच आहे, जो SiO2 आहे, याचा अर्थ बहुतेक Si उपकरणे, विशेषत: m-pa उपकरणे, SiC वर तयार केली जाऊ शकतात. जरी हे केवळ एक साधे प्रत्यारोपण असले तरी, प्राप्त केलेल्या काही उपकरणांनी समाधानकारक परिणाम प्राप्त केले आहेत आणि काही उपकरणे आधीच फॅक्टरी मार्केटमध्ये दाखल झाली आहेत.

SiC ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणे, विशेषत: ब्लू लाइट एमिटिंग डायोड्स (BLU-ray leds), 1990 च्या दशकाच्या सुरुवातीला बाजारात दाखल झाले आणि ते प्रथम मोठ्या प्रमाणात उत्पादित SiC उपकरणे आहेत. उच्च व्होल्टेज SiC Schottky डायोड, SiC RF पॉवर ट्रान्झिस्टर, SiC MOSFETs आणि mesFETs देखील व्यावसायिकरित्या उपलब्ध आहेत. अर्थात, या सर्व SiC उत्पादनांचे कार्यप्रदर्शन SiC मटेरियलच्या सुपर वैशिष्टय़ांपासून दूर आहे आणि SiC उपकरणांचे मजबूत कार्य आणि कार्यप्रदर्शन अद्याप संशोधन आणि विकसित करणे आवश्यक आहे. असे साधे प्रत्यारोपण अनेकदा SiC सामग्रीच्या फायद्यांचे पूर्णपणे शोषण करू शकत नाहीत. SiC उपकरणांच्या काही फायद्यांच्या क्षेत्रातही. सुरुवातीला उत्पादित केलेली काही SiC उपकरणे संबंधित Si किंवा CaAs उपकरणांच्या कार्यक्षमतेशी जुळत नाहीत.

SiC मटेरियल वैशिष्ट्यांचे फायदे SiC उपकरणांच्या फायद्यांमध्ये अधिक चांगल्या प्रकारे रूपांतरित करण्यासाठी, आम्ही सध्या डिव्हाइस उत्पादन प्रक्रिया आणि डिव्हाइस संरचना कशी ऑप्टिमाइझ करायची किंवा SiC डिव्हाइसेसचे कार्य आणि कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी नवीन संरचना आणि नवीन प्रक्रिया कशी विकसित करायची याचा अभ्यास करत आहोत.