Toisin kuin S1C-erillislaitteissa, joissa pyritään korkean jännitteen, suuren tehon, korkean taajuuden ja korkean lämpötilan ominaisuuksiin, piikarbidi-integroitujen piirien tutkimustavoitteena on pääasiassa saada aikaan korkean lämpötilan digitaalinen piiri älykkäitä teho-IC-ohjauspiirejä varten. Koska piikarbidi-integroidun piirin sisäinen sähkökenttä on hyvin alhainen, mikrotubulusvirheiden vaikutus vähenee huomattavasti. Tämä on ensimmäinen varmistettu monoliittinen piikarbidi-integroitu operaatiovahvistinpiiri. Todellinen lopputuote ja sen tuotto on paljon suurempi kuin mikrotubulusvirheiden. Siksi piikarbidin tuottomallin ja pii- ja kalsium-asetyyliasetaattimateriaalin perusteella ne ovat selvästi erilaisia. Piiri perustuu tyhjennys-NMOSFET-teknologiaan. Tärkein syy on se, että käänteiskanavaisten piikarbidi-MOSFETien tehokas varauksenkuljettajien liikkuvuus on liian alhainen. Piikarbidin pintaliikkuvuuden parantamiseksi on tarpeen parantaa ja optimoida piikarbidin lämpöhapetusprosessia.
Purduen yliopisto on tehnyt paljon työtä piikarbidi-integroitujen piirien parissa. Vuonna 1992 tehdas kehitettiin onnistuneesti vastakanavaiseen 6H-SIC NMOSFET -monoliittiseen digitaaliseen integroituun piiriin perustuen. Siru sisältää sekä hila- että porttipiirin, binäärilaskurin ja puolisummaimen, ja se voi toimia oikein 25–300 °C:n lämpötila-alueella. Vuonna 1995 valmistettiin ensimmäiset piikarbidi-taso-MESFET-mikropiirit käyttäen vanadiinin ruiskutuseristystekniikkaa. Injektoidun vanadiinin määrää tarkasti säätämällä voidaan saada eristävä piikarbidi.
Digitaalisissa logiikkapiireissä CMOS-piirit ovat houkuttelevampia kuin NMOS-piirit. Syyskuussa 1996 valmistettiin ensimmäinen 6H-SIC CMOS -digitaalinen integroitu piiri. Laite käyttää injektoitua N-kertalukua ja kerrostettua oksidikerrosta, mutta muiden prosessiongelmien vuoksi sirun PMOSFET-transistorien kynnysjännite on liian korkea. Maaliskuussa 1997 valmistettiin toisen sukupolven SiC CMOS -piiriä. Käytettiin P-loukun injektointitekniikkaa ja lämpökasvuoksidikerrosta. Prosessinparannuksella saavutettu PMOSEFT-transistorien kynnysjännite on noin -4,5 V. Kaikki sirun piirit toimivat hyvin huoneenlämmössä jopa 300 °C:seen asti ja niitä käyttää yksi virtalähde, jonka jännite voi olla 5–15 V.
Substraattikiekkojen laadun parantuessa voidaan valmistaa toiminnallisempia ja suurempia integroituja piirejä. Kuitenkin, kun piikarbidimateriaaliin ja -prosessiin liittyvät ongelmat on pohjimmiltaan ratkaistu, laitteen ja kotelon luotettavuudesta tulee tärkein tekijä, joka vaikuttaa korkean lämpötilan piikarbidi-integroitujen piirien suorituskykyyn.
Julkaisun aika: 23. elokuuta 2022