SiC股票许多硅特征和相似之处,但有一些显著的差异。
的发展宽禁带复合半导体碳化硅(SiC)已被证明是非常有益的对权力转换的应用程序。更高频率的转换能力,较高的击穿电压特性、碳化硅功率晶体管正迅速成为一个有吸引力的替代硅的高功率密度和/或高效能量转化应用。然而,尽管硅材料的特点和很多相似之处,有几个显著的差异。在原文如此制造过程,许多方法用于测试和验证一个硅设备可以转移,节省时间和预算。材料和条件之间的差异凸显了需要额外的运营和长期可靠性测试的另一种方法。
在CoolSiC系列的开发和发布过程的设备,我们研究来确定关键的失败机制,将影响这些半导体的长期可靠性。只有用这种方法安全、可靠运行的应用可以保证的设备组合。
从研究以下方面的SiC资格测试需要一种不同的方法:
上面的分析使我们建立新的测试为碳化硅电力设备考虑SiC设备遇到的不同的操作条件与硅同行相比。这些包括强调任务轮廓应力分析方法设备描述和验证。
在商业化的早期阶段,可靠性SiC MOSFET设备没有达到他们的硅等价物。原因大多是弱点在栅氧化层造成扭曲,称为外在缺陷和被描述由当地材料变薄。一层厚的栅氧化层和筛选使用高电压脉冲技术导致减少的栅氧化层缺陷率的最终产品。然而,栅氧化层厚层的结果稍微增加了设备导通电阻。
英飞凌发达两个压力测试来评估非本征缺陷在栅氧化层的可靠性的影响,同时将设备在压力下,他们可能会在实际条件下操作。第一个是一个马拉松式的压力测试是评估实际的行为技术在开发阶段,第二,一个门电压寿命测试,用于收集一个快速的信息在不同的技术之间的基准resp形式。供应商。
因为外在的失败是相对罕见,发达马拉松成千上万的SiC的压力测试包括测试设备与操作条件与实际需求密切匹配。测试周期通常是至少100天达到足够的外在失败在现实的测试样本大小。身体管理测试的大量的设备在一个炉、团队构建一个包包含多个设备,以便多个包可以放在一个测试板。即使需要大样本大小,马拉松的压力测试是一个很好的方式预测一生失败率的SiC mosfet在正常操作。它是合适的基准利率计算,因为它提供了重要的加速模型参数。
更快的方法估计MOS器件的栅氧化层稳定性是通过栅电压寿命测试。使用一个小得多的样本大小,通常是100设备,这个测试需要测试的最大允许结温度应力定义一段,说24小时。同期门电压逐步增加了2 V从推荐的栅电压打开。每个偏差步骤后,设备清点和删除失败。测试将会继续,直到所有设备显示失败。故障分布可以显示通过使用所谓的威布尔的阴谋。门电压寿命测试是一种理想的方式来提供一个定性的比较的栅氧化层可靠性设备从不同的制造商。
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