Yüksek voltaj, yüksek güç, yüksek frekans ve yüksek sıcaklık özelliklerini hedefleyen S1C ayrık cihazlardan farklı olarak, SiC entegre devrelerinin araştırma hedefi esas olarak akıllı güç IC'lerinin kontrol devresi için yüksek sıcaklık dijital devreleri elde etmektir. SiC entegre devrelerinin iç elektrik alanı çok düşük olduğundan, mikrotübül kusurlarının etkisi büyük ölçüde azalacaktır. Bu, ilk monolitik SiC entegre operasyonel amplifikatör çipinin doğrulanmasıdır; gerçek nihai ürün ve belirlenen verim, mikrotübül kusurlarından çok daha yüksektir, bu nedenle SiC verim modeli ve Si ve CaAs malzemesine dayalı olarak açıkça farklıdır. Çip, tükenme NMOSFET teknolojisine dayanmaktadır. Bunun temel nedeni, ters kanal SiC MOSFET'lerinin etkin taşıyıcı hareketliliğinin çok düşük olmasıdır. SiC'nin yüzey hareketliliğini iyileştirmek için, SiC'nin termal oksidasyon sürecini iyileştirmek ve optimize etmek gereklidir.
Purdue Üniversitesi, SiC entegre devreleri üzerinde birçok çalışma yapmıştır. 1992 yılında, ters kanallı 6H-SIC NMOSFET'lere dayalı monolitik dijital entegre devre başarıyla geliştirilmiştir. Çip, "ve" kapısı, "veya" kapısı, "veya" kapısı, ikili sayıcı ve yarım toplayıcı devreleri içerir ve 25°C ile 300°C arasındaki sıcaklık aralığında düzgün çalışabilir. 1995 yılında, vanadyum enjeksiyon izolasyon teknolojisi kullanılarak ilk SiC düzlem MESFET entegre devresi üretilmiştir. Enjekte edilen vanadyum miktarının hassas bir şekilde kontrol edilmesiyle, yalıtkan bir SiC elde edilebilir.
Dijital mantık devrelerinde, CMOS devreleri NMOS devrelerinden daha caziptir. Eylül 1996'da ilk 6H-SIC CMOS dijital entegre devresi üretildi. Cihaz, enjekte edilmiş N-dereceli ve biriktirilmiş oksit tabakası kullanıyordu, ancak diğer işlem sorunları nedeniyle çip PMOSFET'lerinin eşik gerilimi çok yüksekti. Mart 1997'de ikinci nesil SiC CMOS devresi üretilirken, P tuzaklarının enjekte edilmesi ve termal olarak büyütülmüş oksit tabakası teknolojisi benimsendi. İşlem iyileştirmesiyle elde edilen PMOSFET'lerin eşik gerilimi yaklaşık -4,5V'tur. Çip üzerindeki tüm devreler oda sıcaklığından 300°C'ye kadar iyi çalışır ve 5 ila 15V arasında herhangi bir voltajda tek bir güç kaynağıyla beslenir.
Alt tabaka yonga kalitesinin iyileştirilmesiyle, daha işlevsel ve daha yüksek verimli entegre devreler üretilecektir. Bununla birlikte, SiC malzeme ve işlem sorunları temel olarak çözüldüğünde, cihaz ve paket güvenilirliği, yüksek sıcaklık SiC entegre devrelerinin performansını etkileyen ana faktör haline gelecektir.
Yayın tarihi: 23 Ağustos 2022