Spre deosebire de dispozitivele discrete S1C care urmăresc caracteristici de înaltă tensiune, putere mare, frecvență înaltă și temperatură înaltă, obiectivul cercetării în domeniul circuitelor integrate SiC este în principal obținerea unui circuit digital la temperatură înaltă pentru circuitele integrate inteligente de putere. Deoarece câmpul electric intern al circuitelor integrate SiC este foarte scăzut, influența defectelor microtubulilor se va diminua considerabil. Acesta este primul cip de amplificator operațional integrat monolitic SiC care a fost verificat, produsul finit real și randamentul determinat sunt mult mai mari decât defectele microtubulilor, prin urmare, pe baza modelului de randament SiC, materialele Si și CaAs sunt evident diferite. Cipul se bazează pe tehnologia NMOSFET cu epuizare. Motivul principal este că mobilitatea efectivă a purtătorilor de sarcină a tranzistoarelor MOSFET SiC cu canal invers este prea scăzută. Pentru a îmbunătăți mobilitatea de suprafață a SiC, este necesar să se îmbunătățească și să se optimizeze procesul de oxidare termică a SiC.
Universitatea Purdue a realizat numeroase lucrări în domeniul circuitelor integrate SiC. În 1992, fabrica a fost dezvoltată cu succes pe baza unui circuit integrat digital monolitic 6H-SIC NMOSFET cu canal invers. Cipul conține circuite cu poartă fără poartă, cu poartă pe poartă sau pe poartă, contor binar și semi-sumatoare și poate funcționa corect în intervalul de temperatură de la 25°C la 300°C. În 1995, primul circuit integrat MESFET plan SiC a fost fabricat folosind tehnologia de izolare prin injecție de vanadiu. Prin controlul precis al cantității de vanadiu injectate, se poate obține un SiC izolator.
În circuitele logice digitale, circuitele CMOS sunt mai atractive decât circuitele NMOS. În septembrie 1996, a fost fabricat primul circuit integrat digital CMOS 6H-SIC. Dispozitivul folosește un strat de oxid de ordin N injectat și de depunere, dar din cauza altor probleme de proces, tensiunea de prag a PMOSFET-urilor cipului este prea mare. În martie 1997, la fabricarea celei de-a doua generații de circuite CMOS SiC, a fost adoptată tehnologia de injectare a capcanei P și a stratului de oxid de creștere termică. Tensiunea de prag a PMOSFET-urilor obținută prin îmbunătățirea procesului este de aproximativ -4,5V. Toate circuitele de pe cip funcționează bine la temperatura camerei până la 300°C și sunt alimentate de o singură sursă de alimentare, care poate fi între 5 și 15V.
Odată cu îmbunătățirea calității plachetelor substratului, vor fi realizate circuite integrate mai funcționale și cu randament mai mare. Cu toate acestea, odată ce problemele legate de materialul SiC și de proces vor fi practic rezolvate, fiabilitatea dispozitivului și a carcasei va deveni principalul factor care va afecta performanța circuitelor integrate SiC la temperaturi înalte.
Data publicării: 23 august 2022