Khác với các thiết bị rời rạc SiC theo đuổi các đặc tính điện áp cao, công suất cao, tần số cao và nhiệt độ cao, mục tiêu nghiên cứu mạch tích hợp SiC chủ yếu là để có được mạch kỹ thuật số nhiệt độ cao cho mạch điều khiển IC nguồn thông minh. Do điện trường bên trong mạch tích hợp SiC rất thấp, nên ảnh hưởng của khuyết tật vi ống sẽ giảm đáng kể. Đây là lần đầu tiên chip khuếch đại thuật toán tích hợp SiC nguyên khối được kiểm chứng, sản phẩm hoàn thiện thực tế và được xác định bởi tỷ lệ sản phẩm đạt yêu cầu cao hơn nhiều so với các khuyết tật vi ống. Do đó, dựa trên mô hình năng suất SiC, chip này rõ ràng khác với chip Si và CaAs. Chip này dựa trên công nghệ NMOSFET suy giảm. Lý do chính là độ linh động của hạt tải điện hiệu dụng của MOSFET SiC kênh ngược quá thấp. Để cải thiện độ linh động bề mặt của SiC, cần phải cải thiện và tối ưu hóa quá trình oxy hóa nhiệt của SiC.
Đại học Purdue đã thực hiện rất nhiều nghiên cứu về mạch tích hợp SiC. Năm 1992, nhà máy đã phát triển thành công mạch tích hợp kỹ thuật số đơn khối dựa trên NMOSFET 6H-SIC kênh ngược. Chip này chứa các mạch cổng logic AND, OR, ON, bộ đếm nhị phân và mạch cộng bán phần, và có thể hoạt động tốt trong phạm vi nhiệt độ từ 25°C đến 300°C. Năm 1995, mạch tích hợp MESFET mặt phẳng SiC đầu tiên được chế tạo bằng công nghệ cách ly bằng cách tiêm vanadi. Bằng cách kiểm soát chính xác lượng vanadi được tiêm vào, có thể thu được SiC cách điện.
Trong các mạch logic số, mạch CMOS hấp dẫn hơn mạch NMOS. Vào tháng 9 năm 1996, mạch tích hợp số CMOS 6H-SIC đầu tiên được sản xuất. Thiết bị này sử dụng phương pháp tiêm bẫy N và lắng đọng lớp oxit, nhưng do các vấn đề về quy trình khác, điện áp ngưỡng của PMOSFET trên chip quá cao. Vào tháng 3 năm 1997, khi sản xuất mạch CMOS SiC thế hệ thứ hai, công nghệ tiêm bẫy P và lớp oxit tăng trưởng nhiệt đã được áp dụng. Điện áp ngưỡng của PMOSFET thu được nhờ cải tiến quy trình là khoảng -4,5V. Tất cả các mạch trên chip hoạt động tốt ở nhiệt độ phòng lên đến 300°C và được cấp nguồn bằng một nguồn điện duy nhất, có thể từ 5 đến 15V.
Với sự cải thiện chất lượng tấm wafer nền, các mạch tích hợp có chức năng tốt hơn và năng suất cao hơn sẽ được tạo ra. Tuy nhiên, khi các vấn đề về vật liệu và quy trình SiC về cơ bản được giải quyết, độ tin cậy của thiết bị và bao bì sẽ trở thành yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất của các mạch tích hợp SiC chịu nhiệt độ cao.
Thời gian đăng bài: 23/08/2022