SiC ஒருங்கிணைந்த சுற்றின் ஆராய்ச்சி நிலை

உயர் மின்னழுத்தம், உயர் திறன், உயர் அதிர்வெண் மற்றும் உயர் வெப்பநிலை பண்புகளைக் கொண்ட S1C தனித்தனி சாதனங்களிலிருந்து வேறுபட்டு, SiC ஒருங்கிணைந்த சுற்றின் ஆராய்ச்சி நோக்கம் முக்கியமாக அறிவார்ந்த பவர் IC-களின் கட்டுப்பாட்டுச் சுற்றுக்கான உயர் வெப்பநிலை டிஜிட்டல் சுற்றைப் பெறுவதாகும். SiC ஒருங்கிணைந்த சுற்றின் உள் மின்புலம் மிகவும் குறைவாக இருப்பதால், நுண்குழாய் குறைபாடுகளின் தாக்கம் பெருமளவில் குறையும். இதுவே முதன்முறையாக சரிபார்க்கப்பட்ட ஒற்றைக்கல் SiC ஒருங்கிணைந்த செயல்பாட்டு பெருக்கி சிப் ஆகும். உண்மையான முடிக்கப்பட்ட தயாரிப்பு மற்றும் அதன் விளைச்சல் நுண்குழாய் குறைபாடுகளை விட மிக அதிகமாக உள்ளது. எனவே, SiC விளைச்சல் மாதிரியின் அடிப்படையில், Si மற்றும் CaAs பொருட்கள் வெளிப்படையாக வேறுபடுகின்றன. இந்த சிப், தேய்வு NMOSFET தொழில்நுட்பத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டது. இதற்கு முக்கிய காரணம், தலைகீழ் சேனல் SiC MOSFET-களின் பயனுள்ள கேரியர் நகர்வுத்திறன் மிகவும் குறைவாக இருப்பதுதான். SiC-யின் மேற்பரப்பு நகர்வுத்திறனை மேம்படுத்துவதற்காக, SiC-யின் வெப்ப ஆக்சிஜனேற்ற செயல்முறையை மேம்படுத்தி உகந்ததாக்குவது அவசியமாகிறது.

பர்டூ பல்கலைக்கழகம் SiC ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளில் ஏராளமான ஆய்வுகளை மேற்கொண்டுள்ளது. 1992-ல், ரிவர்ஸ் சேனல் 6H-SIC NMOSFET-களை அடிப்படையாகக் கொண்ட மோனோலிதிக் டிஜிட்டல் ஒருங்கிணைந்த சுற்று வெற்றிகரமாக உருவாக்கப்பட்டது. இந்த சிப்பில் ஆன்-நாட் கேட், ஆன்-நாட் கேட், ஆன்-ஆர் கேட், பைனரி கவுண்டர் மற்றும் ஹாஃப் ஆடர் சுற்றுகள் உள்ளன. மேலும் இது 25°C முதல் 300°C வரையிலான வெப்பநிலை வரம்பில் சரியாக இயங்கக்கூடியது. 1995-ல், வெனேடியம் உட்செலுத்தி தனிமைப்படுத்தும் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி முதல் SiC பிளேன் MESFET ஒருங்கிணைந்த சுற்று தயாரிக்கப்பட்டது. உட்செலுத்தப்படும் வெனேடியத்தின் அளவைத் துல்லியமாகக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம், ஒரு மின்காப்பு SiC-ஐப் பெற முடியும்.

டிஜிட்டல் லாஜிக் சர்க்யூட்களில், NMOS சர்க்யூட்களை விட CMOS சர்க்யூட்கள் அதிக ஈர்ப்புடையவை. செப்டம்பர் 1996-ல், முதல் 6H-SIC CMOS டிஜிட்டல் ஒருங்கிணைந்த சர்க்யூட் தயாரிக்கப்பட்டது. இந்த சாதனம் உட்செலுத்தப்பட்ட N-வரிசை மற்றும் படிவு ஆக்சைடு அடுக்கைப் பயன்படுத்துகிறது, ஆனால் மற்ற செயல்முறை சிக்கல்கள் காரணமாக, சிப்பின் PMOSFET-களின் த்ரெஷோல்ட் மின்னழுத்தம் மிகவும் அதிகமாக இருந்தது. மார்ச் 1997-ல் இரண்டாம் தலைமுறை SiC CMOS சர்க்யூட் தயாரிக்கப்பட்டபோது, ​​P ட்ராப்பை உட்செலுத்தும் மற்றும் வெப்ப வளர்ச்சி ஆக்சைடு அடுக்கு தொழில்நுட்பம் ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டது. செயல்முறை மேம்பாட்டின் மூலம் பெறப்பட்ட PMOSFET-களின் த்ரெஷோல்ட் மின்னழுத்தம் சுமார் -4.5V ஆகும். சிப்பில் உள்ள அனைத்து சர்க்யூட்களும் அறை வெப்பநிலை முதல் 300°C வரை நன்றாக வேலை செய்கின்றன, மேலும் இவை 5 முதல் 15V வரை இருக்கக்கூடிய ஒற்றை மின்வழங்கியால் இயக்கப்படுகின்றன.

அடி மூலக்கூறு வேஃபரின் தரம் மேம்படுவதால், அதிக செயல்பாடுள்ள மற்றும் அதிக விளைச்சல் கொண்ட ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் உருவாக்கப்படும். இருப்பினும், SiC மூலப்பொருள் மற்றும் செயல்முறைச் சிக்கல்கள் அடிப்படையில் தீர்க்கப்படும்போது, ​​சாதனம் மற்றும் பேக்கேஜின் நம்பகத்தன்மையே உயர் வெப்பநிலை SiC ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளின் செயல்திறனைப் பாதிக்கும் முக்கிய காரணியாக மாறும்.