Contrairement aux composants discrets SiC, conçus pour des caractéristiques de haute tension, de haute puissance, de haute fréquence et de haute température, l'objectif principal de la recherche sur les circuits intégrés SiC est d'obtenir des circuits numériques haute température pour les circuits de commande de circuits intégrés de puissance intelligents. Le champ électrique interne des circuits intégrés SiC étant très faible, l'influence des défauts de microtubules est fortement atténuée. Ce premier circuit intégré monolithique d'amplificateur opérationnel en SiC a été validé ; le rendement du produit fini est nettement supérieur à celui des circuits présentant des défauts de microtubules. Par conséquent, le modèle de rendement du SiC diffère sensiblement selon le matériau utilisé (Si ou CaAs). La puce est basée sur la technologie NMOSFET à déplétion. La principale difficulté réside dans la faible mobilité effective des porteurs des MOSFET SiC à canal inverse. Afin d'améliorer la mobilité de surface du SiC, il est nécessaire d'optimiser le processus d'oxydation thermique du SiC.
L'université Purdue a mené d'importants travaux sur les circuits intégrés en carbure de silicium (SiC). En 1992, une usine a été développée avec succès, basée sur un circuit intégré numérique monolithique à transistors NMOSFET 6H-SiC à canal inverse. La puce comprend des portes logiques ET/NON, OU/ON, un compteur binaire et un demi-additionneur, et fonctionne correctement dans une plage de températures allant de 25 °C à 300 °C. En 1995, les premiers circuits intégrés MESFET planaires en SiC ont été fabriqués grâce à une technologie d'isolation par injection de vanadium. Un contrôle précis de la quantité de vanadium injectée permet d'obtenir un SiC isolant.
Dans les circuits logiques numériques, les circuits CMOS sont plus avantageux que les circuits NMOS. En septembre 1996, le premier circuit intégré numérique CMOS 6H-SIC a été fabriqué. Ce dispositif utilise une couche d'oxyde injectée de type N et déposée, mais en raison de problèmes de fabrication, la tension de seuil des transistors PMOSFET de la puce est trop élevée. En mars 1997, lors de la fabrication de la deuxième génération de circuits CMOS SiC, la technologie d'injection de pièges P et de croissance thermique de la couche d'oxyde a été adoptée. La tension de seuil des PMOSFET obtenue grâce à cette amélioration du procédé est d'environ -4,5 V. Tous les circuits de la puce fonctionnent correctement à température ambiante jusqu'à 300 °C et sont alimentés par une seule alimentation, dont la tension peut varier de 5 à 15 V.
L'amélioration de la qualité des substrats permettra de fabriquer des circuits intégrés plus fonctionnels et à rendement supérieur. Cependant, même lorsque les problèmes liés aux matériaux et aux procédés de fabrication du SiC seront globalement résolus, la fiabilité des composants et des boîtiers deviendra le principal facteur influençant les performances des circuits intégrés SiC haute température.
Date de publication : 23 août 2022