A differenza dei dispositivi discreti S1C che perseguono caratteristiche di alta tensione, alta potenza, alta frequenza e alta temperatura, l'obiettivo di ricerca del circuito integrato in SiC è principalmente quello di ottenere un circuito digitale ad alta temperatura per il controllo di circuiti integrati di potenza intelligenti. Poiché il campo elettrico interno del circuito integrato in SiC è molto basso, l'influenza dei difetti dei microtubuli si riduce notevolmente. Questo è il primo chip monolitico con amplificatore operazionale integrato in SiC ad essere verificato. Il prodotto finito effettivo, determinato dalla resa, è molto superiore a quella dei difetti dei microtubuli. Pertanto, in base al modello di resa del SiC, i materiali Si e CaAs sono ovviamente diversi. Il chip si basa sulla tecnologia NMOSFET a deplezione. Il motivo principale è che la mobilità effettiva dei portatori dei MOSFET SiC a canale inverso è troppo bassa. Per migliorare la mobilità superficiale del SiC, è necessario migliorare e ottimizzare il processo di ossidazione termica del SiC.
La Purdue University ha svolto un notevole lavoro sui circuiti integrati in SiC. Nel 1992, è stato sviluppato con successo un circuito integrato digitale monolitico basato su NMOSFET 6H-SIC a canale inverso. Il chip contiene circuiti non-gate, non-gate, on-gate, contatore binario e semi-sommatore e può funzionare correttamente nell'intervallo di temperatura compreso tra 25 °C e 300 °C. Nel 1995, il primo circuito integrato MESFET piano in SiC è stato fabbricato utilizzando la tecnologia di isolamento a iniezione di vanadio. Controllando con precisione la quantità di vanadio iniettato, è possibile ottenere un SiC isolante.
Nei circuiti logici digitali, i circuiti CMOS sono più interessanti dei circuiti NMOS. Nel settembre 1996 è stato prodotto il primo circuito integrato digitale CMOS 6H-SIC. Il dispositivo utilizza l'iniezione di ordine N e uno strato di ossido di deposizione, ma a causa di altri problemi di processo, la tensione di soglia dei PMOSFET sul chip è troppo elevata. Nel marzo 1997, durante la produzione del circuito SiC CMOS di seconda generazione, è stata adottata la tecnologia di iniezione di trappole P e uno strato di ossido di crescita termica. La tensione di soglia dei PMOSFET ottenuta mediante il miglioramento del processo è di circa -4,5 V. Tutti i circuiti sul chip funzionano bene a temperatura ambiente fino a 300 °C e sono alimentati da un singolo alimentatore, che può essere compreso tra 5 e 15 V.
Con il miglioramento della qualità dei wafer di substrato, verranno realizzati circuiti integrati più funzionali e con una resa più elevata. Tuttavia, una volta risolti sostanzialmente i problemi legati al materiale e al processo SiC, l'affidabilità del dispositivo e del package diventerà il fattore principale che influenza le prestazioni dei circuiti integrati SiC ad alta temperatura.
Data di pubblicazione: 23 agosto 2022