碳化硅功率半導(dǎo)體器件具有耐壓高、熱穩(wěn)定好、開(kāi)關(guān)損耗低、功率密度高等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)、風(fēng)能發(fā)電、光伏發(fā)電等新能源領(lǐng)域。
近年來(lái)，全球半導(dǎo)體功率器件的制造環(huán)節(jié)以較快速度向我國(guó)轉(zhuǎn)移。目前，我國(guó)已經(jīng)成為全球最重要的半導(dǎo)體功率器件封測(cè)基地。如：
IDM類(lèi)（吉林華微電子、華潤(rùn)微電子、杭州士蘭微電子、比亞迪股份、株洲中車(chē)時(shí)代半導(dǎo)體、揚(yáng)州揚(yáng)杰等）；
模塊類(lèi)（嘉興斯達(dá)、南京銀茂、中車(chē)永電、西安衛(wèi)光、湖北臺(tái)基、寧波達(dá)新等）；
設(shè)計(jì)類(lèi)（青島佳恩、無(wú)錫紫光、上海陸芯、浙江天毅、深圳芯能、成都森未等）；
代工類(lèi)（上海華虹、蕪湖啟迪、深圳方正微、中芯集成電路等）。
目前常用的碳化硅功率半導(dǎo)體器件主要包括：碳化SBD(schottkybarrierdiode，肖特基二極管)與碳化硅MOSFET?(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)。其中碳化硅MOSFET器件屬于單級(jí)器件，開(kāi)通關(guān)斷速度較快，對(duì)柵極可靠性提出了更高的要求，而由于碳化硅材料的物理特性，導(dǎo)致柵級(jí)結(jié)構(gòu)中的柵氧層缺陷數(shù)量較多，致使碳化硅MOSFET器件柵極早期失效率相比硅MOSFET器件較高，限制了其商業(yè)化發(fā)展。為提高碳化硅mosfet器件柵級(jí)工作壽命，需要對(duì)碳化硅功率半導(dǎo)體器件進(jìn)行基于柵極的測(cè)試，在將碳化硅功率半導(dǎo)體器件壽命較低的器件篩選出來(lái)，提高碳化硅功率半導(dǎo)體器件的使用壽命。
SiC功率器件的電學(xué)性能測(cè)試主要包括靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、可靠性、極限能力測(cè)試等，其中：
（1）靜態(tài)測(cè)試：通過(guò)測(cè)試能夠直觀反映?SiC?器件的電學(xué)基本性能，可簡(jiǎn)單評(píng)估器件的性能優(yōu)劣。各種靜態(tài)參數(shù)為使用者可靠選擇器件提供了非常直觀的參考依據(jù)、同時(shí)在功率器件檢測(cè)維修中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。
（2）動(dòng)態(tài)測(cè)試：主要測(cè)試?SiC?器件在開(kāi)通關(guān)斷過(guò)程中的性能。通常我們希望的功率半導(dǎo)體器件的開(kāi)關(guān)速度盡可能得高、開(kāi)關(guān)過(guò)程段、損耗小。但是在實(shí)際應(yīng)用中，影響開(kāi)關(guān)特性的參數(shù)有很多，如續(xù)流二極管的反向恢復(fù)參數(shù)，柵極/漏極、柵極/源極及漏極/源極電容、柵極電荷的存在，所以針對(duì)于此類(lèi)參數(shù)的測(cè)試，變得尤為重要。開(kāi)關(guān)特性決定裝置的開(kāi)關(guān)損耗、功率密度、器件應(yīng)力以及電磁兼容性。直接影響變換器的性能。因此準(zhǔn)確的測(cè)量功率半導(dǎo)體器件的開(kāi)關(guān)性能具有極其重要的意義。
（3）可靠性測(cè)試：考量?SiC?器件是否達(dá)到應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，是商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。半導(dǎo)體功率器件廠家在產(chǎn)品定型前都會(huì)做一系列的可靠性試驗(yàn)，以確保產(chǎn)品的長(zhǎng)期耐久性能。
（4）極限能力測(cè)試：如浪涌電流測(cè)試，雪崩能量測(cè)試?yán)擞侩娏魇侵鸽娫唇油ㄋ查g或是在電路出現(xiàn)異常情況下產(chǎn)生的遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)電流的峰值電流或過(guò)載電流。雪崩耐量即向半導(dǎo)體的接合部施加較大的反向衰減偏壓時(shí)，電場(chǎng)衰減電流的流動(dòng)會(huì)引起雪崩衰減，此時(shí)元件可吸收的能量稱(chēng)為雪崩耐量。推薦ENX2020A雪崩能量測(cè)試系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確快速的測(cè)試出SiC·二極管、SiC·MOSFET等半導(dǎo)體器件的雪崩耐量。
基于此，2023國(guó)際碳材料大會(huì)暨產(chǎn)業(yè)展覽會(huì)——<碳化硅半導(dǎo)體論壇>誠(chéng)摯邀請(qǐng)了泰科天潤(rùn)的高遠(yuǎn)先生，為大家揭秘碳化硅功率器件全流程測(cè)試的發(fā)展現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)！
嘉賓介紹：高遠(yuǎn) ?泰科天潤(rùn)半導(dǎo)體（北京）有限公司 ?應(yīng)用測(cè)試中心總監(jiān)
介紹：現(xiàn)任泰科天潤(rùn)應(yīng)用測(cè)試中心總監(jiān)。中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電力電子專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員及青年工程師工作組委員，第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟產(chǎn)業(yè)導(dǎo)師，泰克科技電源功率器件領(lǐng)域外部專(zhuān)家。
主要從事功率半導(dǎo)體器件的特性測(cè)試、評(píng)估及應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)研究工作，致力于推進(jìn)功率半導(dǎo)體器件教育在高等學(xué)校普及和推廣先進(jìn)功率器件在工業(yè)界應(yīng)用。發(fā)表學(xué)術(shù)論文8篇，授權(quán)專(zhuān)利4項(xiàng)，出版專(zhuān)著《碳化硅功率器件：特性、測(cè)試和應(yīng)用技術(shù)》，收錄于機(jī)械工業(yè)出版社“電力電子新技術(shù)系列圖書(shū)”和“半導(dǎo)體與集成電路關(guān)鍵技術(shù)叢書(shū)”，并列入“十四五”國(guó)家重點(diǎn)出版物。
演講題目：碳化硅功率器件測(cè)試：從研發(fā)到量產(chǎn)，從晶圓到應(yīng)用
摘要：碳化硅器件以其優(yōu)異的特性成為半導(dǎo)體界的當(dāng)紅明星，并獲得廣泛的應(yīng)用。為了確保其滿足終端應(yīng)用的要求、具有優(yōu)良的品質(zhì)，測(cè)試在其中發(fā)揮著重要的作用。測(cè)試貫穿了碳化硅器件從研發(fā)到量產(chǎn)的整個(gè)生產(chǎn)流程，形態(tài)包含了晶圓、單管、模塊、系統(tǒng)應(yīng)用，測(cè)試內(nèi)容包含特性測(cè)試、可靠性測(cè)試、老化測(cè)試等。本報(bào)告將全面介紹碳化硅器件各環(huán)節(jié)測(cè)試的發(fā)展現(xiàn)狀和相關(guān)技術(shù)挑戰(zhàn)，并從碳化硅器件的特殊性出發(fā)，對(duì)未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行了討論。
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