W odróżnieniu od układów dyskretnych S1C, które charakteryzują się wysokim napięciem, dużą mocą, wysoką częstotliwością i wysoką temperaturą, celem badawczym układów scalonych SiC jest przede wszystkim uzyskanie wysokotemperaturowych obwodów cyfrowych do sterowania inteligentnymi układami scalonymi mocy. Ponieważ układ scalony SiC charakteryzuje się bardzo niskim wewnętrznym polem elektrycznym, wpływ defektów mikrotubul zostanie znacznie ograniczony. Jest to pierwszy zweryfikowany monolityczny układ wzmacniacza operacyjnego SiC, którego rzeczywista wydajność jest znacznie wyższa niż wydajność defektów mikrotubul. W związku z tym, w oparciu o model wydajności SiC oraz materiał Si i CaAs, wydajność jest oczywiście inna. Układ opiera się na technologii zubożonych NMOSFET-ów. Głównym powodem jest zbyt niska efektywna ruchliwość nośników tranzystorów MOSFET SiC z kanałem zwrotnym. Aby poprawić ruchliwość powierzchniową SiC, konieczne jest ulepszenie i optymalizacja procesu utleniania termicznego SiC.
Uniwersytet Purdue wykonał wiele prac nad układami scalonymi SiC. W 1992 roku z powodzeniem opracowano fabrykę opartą na monolitycznym cyfrowym układzie scalonym 6H-SIC NMOSFET z kanałem odwrotnym. Układ zawiera układy bezbramkowe, bezbramkowe, z bramką lub bezbramkowe, licznik binarny oraz sumator połówkowy i może pracować prawidłowo w zakresie temperatur od 25°C do 300°C. W 1995 roku wyprodukowano pierwszy układ scalony MESFET z płaszczyzną SiC, wykorzystując technologię izolacji wtryskiwanego wanadu. Dzięki precyzyjnej kontroli ilości wtryskiwanego wanadu można uzyskać izolujący SiC.
W cyfrowych układach logicznych, układy CMOS są bardziej atrakcyjne niż układy NMOS. We wrześniu 1996 roku wyprodukowano pierwszy cyfrowy układ scalony CMOS 6H-SIC. Układ wykorzystuje wtryskiwaną warstwę tlenku rzędu N i osadzanie, ale z powodu innych problemów procesowych, napięcie progowe tranzystora PMOSFETA jest zbyt wysokie. W marcu 1997 roku, podczas produkcji układu CMOS SiC drugiej generacji, zastosowano technologię wtryskiwania pułapki P i warstwy tlenku wzrostu termicznego. Napięcie progowe tranzystorów PMOSFETA uzyskane dzięki ulepszeniu procesu wynosi około -4,5 V. Wszystkie układy pracują prawidłowo w temperaturze pokojowej do 300°C i są zasilane z pojedynczego źródła zasilania, którego napięcie może wynosić od 5 do 15 V.
Wraz z poprawą jakości płytek podłożowych powstaną bardziej funkcjonalne i wydajne układy scalone. Jednak po całkowitym rozwiązaniu problemów z materiałem SiC i procesem technologicznym, niezawodność urządzenia i obudowy stanie się głównym czynnikiem wpływającym na wydajność wysokotemperaturowych układów scalonych SiC.
Czas publikacji: 23-08-2022