Κατάσταση έρευνας ολοκληρωμένου κυκλώματος SiC

Διαφορετικά από τις διακριτές συσκευές S1C που επιδιώκουν χαρακτηριστικά υψηλής τάσης, υψηλής ισχύος, υψηλής συχνότητας και υψηλής θερμοκρασίας, ο ερευνητικός στόχος του ολοκληρωμένου κυκλώματος SiC είναι κυρίως η απόκτηση ψηφιακού κυκλώματος υψηλής θερμοκρασίας για έξυπνο κύκλωμα ελέγχου κυκλωμάτων ισχύος. Καθώς το ολοκληρωμένο κύκλωμα SiC για εσωτερικό ηλεκτρικό πεδίο είναι πολύ χαμηλό, επομένως η επίδραση του ελαττώματος των μικροσωληνίσκων θα μειωθεί σημαντικά, αυτό είναι το πρώτο κομμάτι μονολιθικού ολοκληρωμένου τσιπ λειτουργικού ενισχυτή SiC που επαληθεύτηκε, το πραγματικό τελικό προϊόν και προσδιορίζεται από την απόδοση είναι πολύ υψηλότερο από τα ελαττώματα των μικροσωληνίσκων, επομένως, με βάση το μοντέλο απόδοσης SiC και το υλικό Si και CaAs είναι προφανώς διαφορετικό. Το τσιπ βασίζεται στην τεχνολογία εξάντλησης NMOSFET. Ο κύριος λόγος είναι ότι η αποτελεσματική κινητικότητα του φορέα των MOSFET SiC με αντίστροφο κανάλι είναι πολύ χαμηλή. Προκειμένου να βελτιωθεί η επιφανειακή κινητικότητα του Sic, είναι απαραίτητο να βελτιωθεί και να βελτιστοποιηθεί η διαδικασία θερμικής οξείδωσης του Sic.

Το Πανεπιστήμιο Purdue έχει κάνει πολλή δουλειά στα ολοκληρωμένα κυκλώματα SiC. Το 1992, το εργοστάσιο αναπτύχθηκε με επιτυχία με βάση το μονολιθικό ψηφιακό ολοκληρωμένο κύκλωμα αντίστροφου καναλιού 6H-SIC NMOSFET. Το τσιπ περιέχει και όχι πύλη, ή όχι πύλη, on ή πύλη, δυαδικό μετρητή και κυκλώματα μισού αθροιστή και μπορεί να λειτουργήσει σωστά στην περιοχή θερμοκρασίας από 25°C έως 300°C. Το 1995, το πρώτο SiC αεροπλάνο MESFET Ics κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας τεχνολογία απομόνωσης έγχυσης βαναδίου. Με τον ακριβή έλεγχο της ποσότητας του βαναδίου που εγχέεται, μπορεί να ληφθεί ένα μονωτικό SiC.

Στα ψηφιακά λογικά κυκλώματα, τα κυκλώματα CMOS είναι πιο ελκυστικά από τα κυκλώματα NMOS. Τον Σεπτέμβριο του 1996, κατασκευάστηκε το πρώτο ψηφιακό ολοκληρωμένο κύκλωμα 6H-SIC CMOS. Η συσκευή χρησιμοποιεί στρώμα οξειδίου με έγχυση τάξης Ν και εναπόθεσης, αλλά λόγω άλλων προβλημάτων διαδικασίας, η οριακή τάση του τσιπ PMOSFET είναι πολύ υψηλή. Τον Μάρτιο του 1997 κατά την κατασκευή του κυκλώματος SiC CMOS δεύτερης γενιάς. Υιοθετείται η τεχνολογία έγχυσης παγίδας P και στρώματος οξειδίου θερμικής ανάπτυξης. Η οριακή τάση των PMOSEFT που λαμβάνεται με τη βελτίωση της διαδικασίας είναι περίπου -4,5 V. Όλα τα κυκλώματα στο τσιπ λειτουργούν καλά σε θερμοκρασία δωματίου έως 300°C και τροφοδοτούνται από ένα μόνο τροφοδοτικό, το οποίο μπορεί να είναι από 5 έως 15 V.

Με τη βελτίωση της ποιότητας της γκοφρέτας υποστρώματος, θα κατασκευαστούν πιο λειτουργικά και υψηλότερης απόδοσης ολοκληρωμένα κυκλώματα. Ωστόσο, όταν λυθούν βασικά τα προβλήματα υλικού και διεργασίας SiC, η αξιοπιστία της συσκευής και της συσκευασίας θα γίνει ο κύριος παράγοντας που επηρεάζει την απόδοση των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων SiC υψηλής θερμοκρασίας.