สถานะการวิจัยวงจรรวม SiC

แตกต่างจากอุปกรณ์ SiC แบบแยกชิ้นที่มุ่งเน้นคุณสมบัติแรงดันสูง กำลังสูง ความถี่สูง และอุณหภูมิสูง เป้าหมายการวิจัยของวงจรรวม SiC คือการสร้างวงจรดิจิทัลที่ทนต่ออุณหภูมิสูงสำหรับวงจรควบคุม IC กำลังไฟฟ้าอัจฉริยะ เนื่องจากสนามไฟฟ้าภายในของวงจรรวม SiC ต่ำมาก ดังนั้นอิทธิพลของข้อบกพร่องของไมโครทิวบูลจึงลดลงอย่างมาก นี่คือชิ้นส่วนแรกของชิปขยายสัญญาณปฏิบัติการแบบรวม SiC ที่เป็นชิ้นเดียวที่ได้รับการตรวจสอบแล้ว ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปจริงและที่กำหนดโดยผลผลิตนั้นสูงกว่าข้อบกพร่องของไมโครทิวบูลมาก ดังนั้นเมื่อพิจารณาจากแบบจำลองผลผลิตของ SiC แล้ว วัสดุ Si และ CaAs จึงแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด ชิปนี้ใช้เทคโนโลยี NMOSFET แบบดีพลีชั่น เหตุผลหลักคือความคล่องตัวของพาหะที่มีประสิทธิภาพของ MOSFET SiC แบบช่องย้อนกลับนั้นต่ำเกินไป เพื่อปรับปรุงความคล่องตัวของพื้นผิว SiC จึงจำเป็นต้องปรับปรุงและเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการออกซิเดชั่นความร้อนของ SiC

มหาวิทยาลัย Purdue ได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับวงจรรวม SiC เป็นจำนวนมาก ในปี 1992 โรงงานได้พัฒนาวงจรรวมดิจิทัลแบบโมโนลิธิก 6H-SIC NMOSFET แบบช่องสัญญาณย้อนกลับได้สำเร็จ ชิปนี้ประกอบด้วยวงจรเกต OR, เกต ON, เกต OR, ตัวนับไบนารี และวงจรบวกครึ่งตัว และสามารถทำงานได้อย่างถูกต้องในช่วงอุณหภูมิ 25°C ถึง 300°C ในปี 1995 ได้มีการผลิตวงจรรวม MESFET แบบระนาบ SiC ตัวแรกโดยใช้เทคโนโลยีการแยกด้วยการฉีดวาเนเดียม โดยการควบคุมปริมาณวาเนเดียมที่ฉีดเข้าไปอย่างแม่นยำ จะทำให้ได้ SiC ที่เป็นฉนวน

ในวงจรลอจิกดิจิทัล วงจร CMOS มีความน่าสนใจมากกว่าวงจร NMOS ในเดือนกันยายนปี 1996 วงจรรวมดิจิทัล CMOS 6H-SIC ตัวแรกถูกผลิตขึ้น อุปกรณ์นี้ใช้ลำดับ N แบบฉีดและชั้นออกไซด์แบบตกตะกอน แต่เนื่องจากปัญหาในกระบวนการผลิตอื่นๆ แรงดันเกณฑ์ของชิป PMOSFET จึงสูงเกินไป ในเดือนมีนาคมปี 1997 เมื่อมีการผลิตวงจร SiC CMOS รุ่นที่สอง เทคโนโลยีการฉีด P trap และชั้นออกไซด์แบบเติบโตด้วยความร้อนถูกนำมาใช้ แรงดันเกณฑ์ของ PMOSFET ที่ได้จากการปรับปรุงกระบวนการผลิตนั้นอยู่ที่ประมาณ -4.5V วงจรทั้งหมดบนชิปทำงานได้ดีที่อุณหภูมิห้องจนถึง 300°C และใช้พลังงานจากแหล่งจ่ายไฟเดียว ซึ่งสามารถมีค่าได้ตั้งแต่ 5 ถึง 15V

ด้วยการพัฒนาคุณภาพของแผ่นเวเฟอร์รองรับ จะทำให้สามารถผลิตวงจรรวมที่มีฟังก์ชันการทำงานมากขึ้นและให้ผลผลิตสูงขึ้นได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อปัญหาเกี่ยวกับวัสดุและกระบวนการผลิต SiC ได้รับการแก้ไขอย่างเป็นพื้นฐานแล้ว ความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์และบรรจุภัณฑ์จะกลายเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของวงจรรวม SiC ที่ทนต่ออุณหภูมิสูง