碳化硅功率器件的可靠性分析方法和过程

碳化硅功率器件的可靠性介绍

碳化硅功率器件是一种用于控制电子设备的功率器件，它具有良好的电性能、耐压性能、耐热性能和耐腐蚀性能，可以满足不同的应用需求。

碳化硅功率器件的可靠性是指该器件在正常工作条件下，能够持续稳定地提供所需的功率，并且不会出现故障或失效的可能性。

碳化硅功率器件的可靠性分析方法

1、热分析法：通过测量器件的温度变化来分析器件的可靠性；

2、电性能分析法：通过测量器件的电性能变化来分析器件的可靠性；

3、结构分析法：通过分析器件的结构来分析器件的可靠性；

4、环境分析法：通过分析器件的环境条件来分析器件的可靠性。

碳化硅功率器件的可靠性分析

利用体晶体的升级质量和离轴衬底上外延生长的SiC薄膜，在SiC衬底上建立SiC功率器件。为量产而制造的系统的配置是双扩散MOSFET（DMOS）。这通常用于当前现有的硅功率MOSFET。SiC晶体管的一个主要缺点是，一旦施加高正电压或负电压，阈值栅极就会发生偏移。这会损害SiC晶体管的可靠性，最终破坏器件的运行。当施加高栅极电压时，捕获的电子/空穴取决于栅极电压的极点。这会导致阈值电压发生偏移。另一个可靠性问题可能是基于PN结的体二极管退化。一旦基底平面开始形成，就会开始这样做，这就是为什么必须有更好的外延质量。

存在可靠性问题的传统SiC DMOS原理图。

2. 二极管集成MOSFET（DioMOS）和可靠性：提出了二极管集成金属氧化物半导体（DioMos），以最终降低SiC开关器件的芯片成本。

碳化硅二苔藓器件的截面示意图

如图4所示，DioMOS有一个额外的沟道外延层，该外延层在栅极绝缘体下方形成。通过使用通道层作为反向电流的路径，集成体二极管不会受到反向电流的影响。在DioMOS的栅极下，具有重n型掺杂的薄通道外延层将电子的势垒降低到0.8eV。这对于使设备适合反向传导至关重要。当观察DioMOS的I-V特性时，发现反向二极管具有较低的内置电压。除此之外，正栅极电压偏置至15V的阈值电压和负值至-15V的阈值电压也没有偏移。经过充分验证的 DioMOS 具有长达 1000 小时的稳定特性，可用于实际开关应用。
审核编辑：陈陈