芯耀
249
阿里達摩院發(fā)表了2021十大科技趨勢，令業(yè)內歡欣鼓舞的是“以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導體迎來應用大爆發(fā)”列為十大之首。未來幾年，以氮化鎵和碳化硅為代表的第三代半導體將在材料生長、器件制備等技術上實現(xiàn)突破，并應用于在光伏、充電、新能源汽車等新興領域。
碳化硅MOSFET在許多方面優(yōu)于IGBT的卓越性能不用質疑。但與此同時，因其材料、結構的特殊性，碳化硅MOSFET的可靠性與壽命也一直是工程師們關注與討論的熱點。相比硅基IGBT，碳化硅MOSFET需要特殊的工藝、設計和測試來保證可靠性。
SiC能使用硅器件的許多著名概念和工藝技術，其中包括基本的器件設計，如垂直型肖特基二極管或垂直型功率MOSFET。因此，用于驗證硅器件長期穩(wěn)定性的許多方法可以直接用到SiC上。但更深入的分析表明，基于SiC的器件還需要進行一些不同于Si器件的額外可靠性試驗。這是因為：
■ SiC材料本身具有的特定缺陷結構、各向異性、機械性能和熱性能等
■ 更大的帶隙及其對MOS器件的界面陷阱密度和動力特性的影響
■ 材料本身及器件終端在運行中高達10倍的電場強度，以及高電場強度對氧化層壽命的影響
■ 高壓運行（VDS>1000V）與快速開關（> 50V/ns）相結合的新運行模式
所列項目可能對所有既有的質量認證試驗都有影響。由于力學特性不同，功率循環(huán)二次試驗所得的結果也會不同。與基于硅的功率器件不同的是，SiC的氧化層可靠性試驗設置還必須涵蓋阻斷模式下的穩(wěn)定性。此外，許多現(xiàn)有的、用于規(guī)范加速試驗的合格標準，都必須利用模型推斷試驗數(shù)據(jù)，使其與現(xiàn)實世界里的應用條件建立關聯(lián)。必須驗證這些模型參數(shù)對于SiC的適用性和準確性。
在過去25年里開發(fā)和生產基于SiC的功率器件的過程中，英飛凌對所有這些項目進行了深入的分析。一邊開發(fā)新試驗用于測試基于硅的功率半導體器件所沒有的不同運行模式，一邊改進其他試驗以考慮到SiC特有的要求。必須強調的是，特性鑒定和驗證體系的主要組成部分是基于應用條件的應力分析。這樣做是為了能夠評估SiC器件的臨界運行條件，并了解新的潛在失效機制。
為此，我們準備了一系列文章，來介紹碳化硅MOSFET失效機理、應對措施以及認證標準。我們會聚集于介紹碳化硅MOSFET柵極氧化層可靠性、交流和直流偏壓溫度不穩(wěn)定性、體二極管退化、抗短路和宇宙射線能力、產品標準和汽車級認證等8大話題，為你帶來最全面的碳化硅可靠性分析。
