Diferentemente dos dispositivos discretos de SiC, que buscam características de alta tensão, alta potência, alta frequência e alta temperatura, o objetivo da pesquisa em circuitos integrados de SiC é principalmente obter circuitos digitais de alta temperatura para circuitos de controle de potência inteligentes. Como o campo elétrico interno do circuito integrado de SiC é muito baixo, a influência de defeitos de microtúbulos é significativamente reduzida. Este é o primeiro chip amplificador operacional monolítico integrado de SiC verificado, e o produto final, determinado pelo rendimento, é muito superior aos defeitos de microtúbulos. Portanto, com base no modelo de rendimento do SiC, os materiais Si e CaAs são obviamente diferentes. O chip é baseado na tecnologia NMOSFET de depleção. A principal razão é que a mobilidade efetiva dos portadores nos MOSFETs de SiC de canal reverso é muito baixa. Para melhorar a mobilidade da superfície do SiC, é necessário aprimorar e otimizar o processo de oxidação térmica do SiC.
A Universidade Purdue realizou muitos trabalhos com circuitos integrados de SiC. Em 1992, foi desenvolvida com sucesso uma fábrica baseada em um circuito integrado digital monolítico com MOSFETs NMOS de 6H-SiC de canal reverso. O chip contém circuitos de portas AND-NOT, OR-NOT, ON-OR, contador binário e meio somador, e pode operar adequadamente na faixa de temperatura de 25°C a 300°C. Em 1995, o primeiro MESFET de SiC planar foi fabricado utilizando a tecnologia de isolamento por injeção de vanádio. Controlando-se precisamente a quantidade de vanádio injetada, é possível obter um SiC isolante.
Em circuitos lógicos digitais, os circuitos CMOS são mais atraentes do que os circuitos NMOS. Em setembro de 1996, foi fabricado o primeiro circuito integrado digital CMOS em SiC 6H. O dispositivo utiliza injeção de camada de óxido de ordem N e deposição de óxido, mas, devido a outros problemas de processo, a tensão de limiar dos PMOSFETs do chip era muito alta. Em março de 1997, durante a fabricação da segunda geração de circuitos CMOS em SiC, foi adotada a tecnologia de injeção de armadilhas tipo P e crescimento térmico da camada de óxido. A tensão de limiar dos PMOSFETs obtida com a melhoria do processo é de aproximadamente -4,5 V. Todos os circuitos no chip funcionam bem em temperatura ambiente até 300 °C e são alimentados por uma única fonte de alimentação, que pode variar de 5 a 15 V.
Com a melhoria da qualidade dos wafers de substrato, será possível produzir circuitos integrados mais funcionais e com maior rendimento. No entanto, quando os problemas relacionados ao material e ao processo de fabricação do SiC forem basicamente resolvidos, a confiabilidade do dispositivo e da embalagem se tornará o principal fator que afetará o desempenho dos circuitos integrados de SiC para altas temperaturas.
Data da publicação: 23/08/2022