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報告主題：SiC功率器件的魯棒性和可靠性問題

報告作者：Peter Friedrichs（Infineon Technologies AG）

報告內容包含：（具體內容詳見下方全部報告內容）

• SiC 可靠性：柵極氧化層、宇宙射線方面和體二極管性能

• SiC 產品發布流程和魯棒性驗證方法

• 關鍵要點

  有三個主要方面使SiC MOSFET系統與Si不同（寬帶隙、高阻斷、高缺陷密度）

  專門措施克服 SiC 帶來的挑戰（柵極氧化物、宇宙射線方面以及體二極管性能）

報告詳細內容

# SiC 可靠性：柵極氧化物方面

# 在 SiC MOSFET 中需要特別注意柵極氧化物 (GOX)

SiC具有更大的帶隙

SiC碳化硅具有更高的阻斷能力

SiC在襯底和GOX中具有更高的缺陷密度

# SiC MOSFET 器件中的氧化物

在開關狀態下受到電場的壓力

SiC 中的氧化物可靠性：

在導通狀態下尤為關鍵，主要針對平面概念，因為使用條件下的場強較高

一旦開啟，電場處于其最大設計值

* 影響完整的氧化層

#?SiC MOSFET 器件中的氧化物

在開關狀態下受到電場的壓力

#?高柵極氧化物缺陷密度對 SiC MOSFET 穩定性的影響：外部挑戰

GOX越薄，在一定的柵極偏壓下，電場越高，擊穿的時間越短。

#?高柵極氧化物缺陷密度對 SiC MOSFET 穩定性的影響：威布爾圖表征

# 高柵極氧化物缺陷密度對 SiC MOSFET 穩定性的影響：故障統計分析

# 如何才能擺脫具有關鍵外在因素的器件？

#?如何才能擺脫具有關鍵外在因素的器件？

挑戰：較厚的柵極氧化物會增加 Ron

# SiC MOSFET 中閾值電壓的漂移：靜態貢獻

存在 2 個準靜態偏置溫度不穩定性 (BTI) 組件

# SiC MOSFET 中閾值電壓的漂移：動態貢獻*

通過開關觸發，存在第三個偏置溫度不穩定（BTI）組件

# SiC 可靠性：宇宙射線方面

#?宇宙線故障率：SiC 的情況

# 宇宙射線和SiC：對實際設計的影響以及與Si的區別

# SiC 可靠性：體二極管性能

# MOSFET體二極管：結構和要求

# 雙極 SiC 元件的潛在退化：復合引起的 RDS(on) 和 VSD 增加

# 雙極退化：應對措施

英飛凌應對這種影響的策略：

只要缺陷密度高于臨界閾值，就采用篩選方法（與柵極氧化層的篩選方法一樣）

降低缺陷密度以避免堆垛層錯增長

避免堆垛層錯處的復合

# 產品發布過程和魯棒性驗證方法

# 魯棒性和浴缸曲線：簡介

# 英飛凌功率模塊的魯棒性驗證

# 英飛凌分立器件的魯棒性驗證

# 關鍵要點

有三個主要方面使SiC MOSFET系統與硅不同：

- 更寬的帶隙

- 更高的阻斷能力

- 更高的缺陷密度，這就是為什么需要更嚴格的措施來保證長期的可靠性

有專門的措施來克服 SiC 帶來的挑戰，例如柵極氧化物和宇宙射線方面以及體二極管性能

參考來源：Peter Friedrichs（Infineon Technologies AG）

部分編譯：芯TIP@吳晰

－?The End －

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