A diferencia de los dispositivos discretos S1C que buscan características de alto voltaje, alta potencia, alta frecuencia y alta temperatura, el objetivo de la investigación de circuitos integrados de SiC es principalmente obtener circuitos digitales de alta temperatura para circuitos de control de circuitos integrados de potencia inteligentes. Como el campo eléctrico interno de los circuitos integrados de SiC es muy bajo, la influencia del defecto de microtúbulos se reducirá en gran medida, esta es la primera pieza de un chip amplificador operacional integrado monolítico de SiC que se verificó, el producto terminado real y determinado por el rendimiento es mucho mayor que los defectos de microtúbulos, por lo tanto, basado en el modelo de rendimiento de SiC y el material Si y CaAs es obviamente diferente. El chip se basa en la tecnología NMOSFET de agotamiento. La razón principal es que la movilidad efectiva de portadores de los MOSFET de SiC de canal inverso es demasiado baja. Para mejorar la movilidad superficial del SiC, es necesario mejorar y optimizar el proceso de oxidación térmica del SiC.
La Universidad de Purdue ha realizado un extenso trabajo en circuitos integrados de SiC. En 1992, se desarrolló con éxito un circuito integrado digital monolítico basado en NMOSFET 6H-SIC de canal inverso. El chip contiene compuertas AND/NOT, OR/NOT, ON/OR, contador binario y circuitos semisumadores, y puede operar correctamente en un rango de temperatura de 25 °C a 300 °C. En 1995, se fabricó el primer MESFET plano de SiC utilizando tecnología de aislamiento por inyección de vanadio. Mediante un control preciso de la cantidad de vanadio inyectado, se puede obtener un SiC aislante.
En los circuitos lógicos digitales, los circuitos CMOS son más atractivos que los NMOS. En septiembre de 1996, se fabricó el primer circuito integrado digital CMOS 6H-SIC. El dispositivo utiliza una capa de óxido de deposición y orden N inyectada, pero debido a otros problemas de proceso, el voltaje umbral de los PMOSFET del chip era demasiado alto. En marzo de 1997, durante la fabricación del circuito CMOS SiC de segunda generación, se adoptó la tecnología de inyección de trampas P y una capa de óxido de crecimiento térmico. El voltaje umbral de los PMOSFET obtenido mediante la mejora del proceso es de aproximadamente -4,5 V. Todos los circuitos del chip funcionan correctamente a temperatura ambiente hasta 300 °C y se alimentan con una única fuente de alimentación, que puede ser de entre 5 y 15 V.
Con la mejora de la calidad de las obleas de sustrato, se fabricarán circuitos integrados más funcionales y de mayor rendimiento. Sin embargo, una vez resueltos los problemas relacionados con el material y el proceso de SiC, la fiabilidad del dispositivo y del encapsulado se convertirá en el factor principal que afectará al rendimiento de los circuitos integrados de SiC de alta temperatura.
Fecha de publicación: 23 de agosto de 2022