ਤੀਜੀ ਪੀੜ੍ਹੀ ਦੇ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਸਤਹ -SiC (ਸਿਲਿਕਨ ਕਾਰਬਾਈਡ) ਉਪਕਰਣ ਅਤੇ ਉਹਨਾਂ ਦੀਆਂ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ

ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਇੱਕ ਨਵੀਂ ਕਿਸਮ ਦੇ ਤੌਰ 'ਤੇ, SiC ਆਪਣੇ ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਭੌਤਿਕ ਅਤੇ ਰਸਾਇਣਕ ਗੁਣਾਂ ਦੇ ਕਾਰਨ ਸ਼ਾਰਟ-ਵੇਵਲੈਂਥ ਓਪਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕ ਯੰਤਰਾਂ, ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੇ ਯੰਤਰਾਂ, ਰੇਡੀਏਸ਼ਨ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧਕ ਯੰਤਰਾਂ ਅਤੇ ਉੱਚ ਸ਼ਕਤੀ/ਹਾਈ ਪਾਵਰ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਯੰਤਰਾਂ ਦੇ ਨਿਰਮਾਣ ਲਈ ਸਭ ਤੋਂ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਸਮੱਗਰੀ ਬਣ ਗਈ ਹੈ ਅਤੇ ਬਿਜਲੀ ਗੁਣ. ਖਾਸ ਤੌਰ 'ਤੇ ਜਦੋਂ ਅਤਿਅੰਤ ਅਤੇ ਕਠੋਰ ਹਾਲਤਾਂ ਵਿੱਚ ਲਾਗੂ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ SiC ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਦੀਆਂ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ Si ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਅਤੇ GaAs ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਨਾਲੋਂ ਕਿਤੇ ਵੱਧ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ। ਇਸ ਲਈ, SiC ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਅਤੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਕਿਸਮਾਂ ਦੇ ਸੈਂਸਰ ਹੌਲੀ-ਹੌਲੀ ਮੁੱਖ ਯੰਤਰਾਂ ਵਿੱਚੋਂ ਇੱਕ ਬਣ ਗਏ ਹਨ, ਇੱਕ ਵੱਧ ਤੋਂ ਵੱਧ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਭੂਮਿਕਾ ਨਿਭਾ ਰਹੇ ਹਨ।

SiC ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਅਤੇ ਸਰਕਟਾਂ ਨੇ 1980 ਦੇ ਦਹਾਕੇ ਤੋਂ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਵਿਕਾਸ ਕੀਤਾ ਹੈ, ਖਾਸ ਤੌਰ 'ਤੇ 1989 ਤੋਂ ਜਦੋਂ ਪਹਿਲੀ SiC ਸਬਸਟਰੇਟ ਵੇਫਰ ਮਾਰਕੀਟ ਵਿੱਚ ਦਾਖਲ ਹੋਇਆ ਸੀ। ਕੁਝ ਖੇਤਰਾਂ ਵਿੱਚ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਲਾਈਟ-ਐਮੀਟਿੰਗ ਡਾਇਓਡਸ, ਉੱਚ-ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀ ਉੱਚ-ਪਾਵਰ ਅਤੇ ਉੱਚ-ਵੋਲਟੇਜ ਉਪਕਰਣ, SiC ਯੰਤਰਾਂ ਨੂੰ ਵਪਾਰਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਿਆਪਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਰਤਿਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਵਿਕਾਸ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ. ਲਗਭਗ 10 ਸਾਲਾਂ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, SiC ਡਿਵਾਈਸ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਵਪਾਰਕ ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਦਾ ਨਿਰਮਾਣ ਕਰਨ ਦੇ ਯੋਗ ਹੋ ਗਈ ਹੈ. ਕ੍ਰੀ ਦੁਆਰਾ ਦਰਸਾਈਆਂ ਗਈਆਂ ਕਈ ਕੰਪਨੀਆਂ ਨੇ SiC ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਦੇ ਵਪਾਰਕ ਉਤਪਾਦਾਂ ਦੀ ਪੇਸ਼ਕਸ਼ ਕਰਨੀ ਸ਼ੁਰੂ ਕਰ ਦਿੱਤੀ ਹੈ। ਘਰੇਲੂ ਖੋਜ ਸੰਸਥਾਵਾਂ ਅਤੇ ਯੂਨੀਵਰਸਿਟੀਆਂ ਨੇ ਵੀ SiC ਸਮੱਗਰੀ ਵਿਕਾਸ ਅਤੇ ਡਿਵਾਈਸ ਨਿਰਮਾਣ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਸੰਨ ਪ੍ਰਾਪਤੀਆਂ ਕੀਤੀਆਂ ਹਨ। ਹਾਲਾਂਕਿ SiC ਸਮੱਗਰੀ ਵਿੱਚ ਬਹੁਤ ਵਧੀਆ ਭੌਤਿਕ ਅਤੇ ਰਸਾਇਣਕ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਹਨ, ਅਤੇ SiC ਡਿਵਾਈਸ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਵੀ ਪਰਿਪੱਕ ਹੈ, ਪਰ SiC ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਅਤੇ ਸਰਕਟਾਂ ਦੀ ਕਾਰਗੁਜ਼ਾਰੀ ਉੱਤਮ ਨਹੀਂ ਹੈ। SiC ਸਮੱਗਰੀ ਅਤੇ ਜੰਤਰ ਦੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੇ ਨਾਲ-ਨਾਲ ਲਗਾਤਾਰ ਸੁਧਾਰ ਕਰਨ ਦੀ ਲੋੜ ਹੈ. S5C ਡਿਵਾਈਸ ਢਾਂਚੇ ਨੂੰ ਅਨੁਕੂਲਿਤ ਕਰਕੇ ਜਾਂ ਨਵੀਂ ਡਿਵਾਈਸ ਬਣਤਰ ਦਾ ਪ੍ਰਸਤਾਵ ਦੇ ਕੇ SiC ਸਮੱਗਰੀ ਦਾ ਲਾਭ ਕਿਵੇਂ ਲੈਣਾ ਹੈ, ਇਸ 'ਤੇ ਹੋਰ ਯਤਨ ਕੀਤੇ ਜਾਣੇ ਚਾਹੀਦੇ ਹਨ।

ਵਰਤਮਾਨ ਵਿੱਚ. SiC ਯੰਤਰਾਂ ਦੀ ਖੋਜ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵੱਖਰੇ ਯੰਤਰਾਂ 'ਤੇ ਕੇਂਦ੍ਰਿਤ ਹੈ। ਹਰੇਕ ਕਿਸਮ ਦੇ ਡਿਵਾਈਸ ਢਾਂਚੇ ਲਈ, ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਖੋਜ ਡਿਵਾਈਸ ਢਾਂਚੇ ਨੂੰ ਅਨੁਕੂਲਿਤ ਕੀਤੇ ਬਿਨਾਂ SiC ਵਿੱਚ ਸੰਬੰਧਿਤ Si ਜਾਂ GaAs ਡਿਵਾਈਸ ਢਾਂਚੇ ਨੂੰ ਟ੍ਰਾਂਸਪਲਾਂਟ ਕਰਨਾ ਹੈ। ਕਿਉਂਕਿ SiC ਦੀ ਅੰਦਰੂਨੀ ਆਕਸਾਈਡ ਪਰਤ Si ਦੇ ਸਮਾਨ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ SiO2 ਹੈ, ਇਸਦਾ ਮਤਲਬ ਹੈ ਕਿ ਜ਼ਿਆਦਾਤਰ Si ਡਿਵਾਈਸਾਂ, ਖਾਸ ਕਰਕੇ m-pa ਡਿਵਾਈਸਾਂ, SiC 'ਤੇ ਬਣਾਈਆਂ ਜਾ ਸਕਦੀਆਂ ਹਨ। ਹਾਲਾਂਕਿ ਇਹ ਸਿਰਫ ਇੱਕ ਸਧਾਰਨ ਟ੍ਰਾਂਸਪਲਾਂਟ ਹੈ, ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੇ ਗਏ ਕੁਝ ਉਪਕਰਣਾਂ ਨੇ ਸੰਤੁਸ਼ਟੀਜਨਕ ਨਤੀਜੇ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੇ ਹਨ, ਅਤੇ ਕੁਝ ਉਪਕਰਣ ਪਹਿਲਾਂ ਹੀ ਫੈਕਟਰੀ ਮਾਰਕੀਟ ਵਿੱਚ ਦਾਖਲ ਹੋ ਚੁੱਕੇ ਹਨ।

SiC ਆਪਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕ ਯੰਤਰ, ਖਾਸ ਤੌਰ 'ਤੇ ਬਲੂ ਲਾਈਟ ਐਮੀਟਿੰਗ ਡਾਇਡਸ (BLU-ray leds), 1990 ਦੇ ਦਹਾਕੇ ਦੇ ਸ਼ੁਰੂ ਵਿੱਚ ਮਾਰਕੀਟ ਵਿੱਚ ਦਾਖਲ ਹੋਏ ਹਨ ਅਤੇ ਇਹ ਪਹਿਲੇ ਵੱਡੇ ਪੱਧਰ 'ਤੇ ਤਿਆਰ ਕੀਤੇ ਗਏ SiC ਉਪਕਰਣ ਹਨ। ਉੱਚ ਵੋਲਟੇਜ SiC Schottky diodes, SiC RF ਪਾਵਰ ਟਰਾਂਜ਼ਿਸਟਰ, SiC MOSFETs ਅਤੇ mesFETs ਵੀ ਵਪਾਰਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਉਪਲਬਧ ਹਨ। ਬੇਸ਼ੱਕ, ਇਹਨਾਂ ਸਾਰੇ SiC ਉਤਪਾਦਾਂ ਦੀ ਕਾਰਗੁਜ਼ਾਰੀ SiC ਸਮੱਗਰੀ ਦੀਆਂ ਸੁਪਰ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਨੂੰ ਚਲਾਉਣ ਤੋਂ ਬਹੁਤ ਦੂਰ ਹੈ, ਅਤੇ SiC ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਦੇ ਮਜ਼ਬੂਤ ​​ਫੰਕਸ਼ਨ ਅਤੇ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਨੂੰ ਅਜੇ ਵੀ ਖੋਜ ਅਤੇ ਵਿਕਸਤ ਕਰਨ ਦੀ ਲੋੜ ਹੈ। ਅਜਿਹੇ ਸਧਾਰਨ ਟ੍ਰਾਂਸਪਲਾਂਟ ਅਕਸਰ SiC ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ ਫਾਇਦਿਆਂ ਦਾ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਸ਼ੋਸ਼ਣ ਨਹੀਂ ਕਰ ਸਕਦੇ। ਇੱਥੋਂ ਤੱਕ ਕਿ SiC ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਦੇ ਕੁਝ ਫਾਇਦਿਆਂ ਦੇ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ. ਸ਼ੁਰੂ ਵਿੱਚ ਨਿਰਮਿਤ ਕੁਝ SiC ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਸੰਬੰਧਿਤ Si ਜਾਂ CaAs ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਦੇ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਨਾਲ ਮੇਲ ਨਹੀਂ ਖਾਂਦੀਆਂ ਹਨ।

SiC ਸਮੱਗਰੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਦੇ ਫਾਇਦਿਆਂ ਨੂੰ SiC ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਦੇ ਫਾਇਦਿਆਂ ਵਿੱਚ ਬਿਹਤਰ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਬਦਲਣ ਲਈ, ਅਸੀਂ ਵਰਤਮਾਨ ਵਿੱਚ ਇਹ ਅਧਿਐਨ ਕਰ ਰਹੇ ਹਾਂ ਕਿ ਡਿਵਾਈਸ ਨਿਰਮਾਣ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਅਤੇ ਡਿਵਾਈਸ ਢਾਂਚੇ ਨੂੰ ਕਿਵੇਂ ਅਨੁਕੂਲ ਬਣਾਇਆ ਜਾਵੇ ਜਾਂ SiC ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਦੇ ਕਾਰਜ ਅਤੇ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਨੂੰ ਬਿਹਤਰ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਨਵੇਂ ਢਾਂਚੇ ਅਤੇ ਨਵੀਆਂ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਵਿਕਸਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਵੇ।