อุปกรณ์พื้นผิวเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม -SiC (ซิลิคอนคาร์ไบด์) และการใช้งาน

ในฐานะที่เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ชนิดใหม่ SiC ได้กลายเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่สำคัญที่สุดสำหรับการผลิตอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความยาวคลื่นสั้น อุปกรณ์ที่มีอุณหภูมิสูง อุปกรณ์ต้านทานรังสี และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูง/กำลังสูง เนื่องจากมีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ดีเยี่ยม และ คุณสมบัติทางไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ภายใต้สภาวะที่รุนแรงและรุนแรง คุณลักษณะของอุปกรณ์ SiC นั้นเหนือกว่าคุณสมบัติของอุปกรณ์ Si และอุปกรณ์ GaAs มาก ดังนั้นอุปกรณ์ SiC และเซ็นเซอร์ชนิดต่างๆ จึงค่อยๆ กลายเป็นหนึ่งในอุปกรณ์หลักที่มีบทบาทสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ

อุปกรณ์และวงจร SiC ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วนับตั้งแต่ทศวรรษ 1980 โดยเฉพาะอย่างยิ่งตั้งแต่ปี 1989 เมื่อเวเฟอร์ซับสเตรต SiC ตัวแรกเข้าสู่ตลาด ในบางสาขา เช่น ไดโอดเปล่งแสง อุปกรณ์กำลังสูงและไฟฟ้าแรงสูงความถี่สูง อุปกรณ์ SiC มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเชิงพาณิชย์ การพัฒนาเป็นไปอย่างรวดเร็ว หลังจากพัฒนามาเกือบ 10 ปี กระบวนการอุปกรณ์ SiC ก็สามารถผลิตอุปกรณ์เชิงพาณิชย์ได้ บริษัทจำนวนหนึ่งที่ Cree เป็นตัวแทนได้เริ่มนำเสนอผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ของอุปกรณ์ SiC สถาบันวิจัยและมหาวิทยาลัยในประเทศยังประสบความสำเร็จอย่างน่ายินดีในด้านการเติบโตของวัสดุ SiC และเทคโนโลยีการผลิตอุปกรณ์ แม้ว่าวัสดุ SiC จะมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่เหนือกว่ามาก และเทคโนโลยีอุปกรณ์ SiC ก็ยังเติบโตเต็มที่เช่นกัน แต่ประสิทธิภาพของอุปกรณ์และวงจร SiC ก็ไม่ได้เหนือกว่า นอกจากกระบวนการวัสดุและอุปกรณ์ SiC จะต้องได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ควรใช้ความพยายามมากขึ้นในการใช้ประโยชน์จากวัสดุ SiC โดยการปรับโครงสร้างอุปกรณ์ S5C ให้เหมาะสมหรือเสนอโครงสร้างอุปกรณ์ใหม่

ในปัจจุบัน. การวิจัยอุปกรณ์ SiC มุ่งเน้นไปที่อุปกรณ์แยกส่วนเป็นหลัก สำหรับโครงสร้างอุปกรณ์แต่ละประเภท การวิจัยเบื้องต้นคือการปลูกถ่ายโครงสร้างอุปกรณ์ Si หรือ GaAs ที่เกี่ยวข้องไปยัง SiC โดยไม่ต้องปรับโครงสร้างอุปกรณ์ให้เหมาะสม เนื่องจากชั้นออกไซด์ภายในของ SiC เหมือนกับ Si ซึ่งก็คือ SiO2 หมายความว่าอุปกรณ์ Si ส่วนใหญ่ โดยเฉพาะอุปกรณ์ m-pa สามารถผลิตบน SiC ได้ แม้ว่าจะเป็นเพียงการปลูกถ่ายธรรมดา แต่อุปกรณ์บางส่วนที่ได้รับก็ให้ผลลัพธ์ที่น่าพอใจ และอุปกรณ์บางส่วนได้เข้าสู่ตลาดโรงงานแล้ว

อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ SiC โดยเฉพาะไดโอดเปล่งแสงสีน้ำเงิน (ไฟ LED บลูเรย์) ได้เข้าสู่ตลาดในช่วงต้นทศวรรษ 1990 และเป็นอุปกรณ์ SiC ที่ผลิตจำนวนมากชิ้นแรก ไดโอด Schottky SiC แรงดันสูง, ทรานซิสเตอร์กำลัง RF SiC, SiC MOSFET และ mesFET ก็มีวางจำหน่ายทั่วไปเช่นกัน แน่นอนว่าประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ SiC เหล่านี้ยังห่างไกลจากการเล่นคุณลักษณะพิเศษของวัสดุ SiC และฟังก์ชันและประสิทธิภาพที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นของอุปกรณ์ SiC ยังคงต้องมีการวิจัยและพัฒนา การปลูกถ่ายแบบง่ายๆ ดังกล่าวมักไม่สามารถใช้ประโยชน์จากวัสดุ SiC ได้อย่างเต็มที่ แม้ในด้านข้อดีบางประการของอุปกรณ์ SiC อุปกรณ์ SiC บางตัวที่ผลิตขึ้นในตอนแรกไม่สามารถจับคู่กับประสิทธิภาพของอุปกรณ์ Si หรือ CaAs ที่เกี่ยวข้องได้

เพื่อที่จะเปลี่ยนข้อดีของคุณลักษณะวัสดุ SiC ให้เป็นข้อดีของอุปกรณ์ SiC ได้ดีขึ้น เรากำลังศึกษาวิธีเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการผลิตอุปกรณ์และโครงสร้างอุปกรณ์ หรือพัฒนาโครงสร้างใหม่และกระบวนการใหม่เพื่อปรับปรุงฟังก์ชันและประสิทธิภาพของอุปกรณ์ SiC