【摘 要】
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因在半导体方面优异的性能,碳化硅成为最受欢迎的半导体材料之一。近年来,碳化硅器件在大功率场景中得到了广泛的应用,随着材料和制造技术的不断发展,商用碳化硅（SiC）功率MOSFET模块已经能够维持高达1700 V的额定电压。然而,可靠性一直是需要着手解决的难点之一。本文主要研究了商用碳化硅功率MOSFET在加速应力下的退化行为,并基于低频噪声理论提出了器件的退化机理。功率循环试验结果表明,应力的增加
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因在半导体方面优异的性能,碳化硅成为最受欢迎的半导体材料之一。近年来,碳化硅器件在大功率场景中得到了广泛的应用,随着材料和制造技术的不断发展,商用碳化硅（SiC）功率MOSFET模块已经能够维持高达1700 V的额定电压。然而,可靠性一直是需要着手解决的难点之一。本文主要研究了商用碳化硅功率MOSFET在加速应力下的退化行为,并基于低频噪声理论提出了器件的退化机理。功率循环试验结果表明,应力的增加导致阈值电压的前移和导通电阻的增加。同时,漏源极电流随循环次数的增加而显著减小。经过1万次循环后,器件的栅泄漏电流变大,阻塞特性恶化,测量并分析了栅极电容-电压曲线。利用低频噪声测试技术进行陷阱表征,发现器件的陷阱密度在1万次循环后增加了5.47倍。短路电流试验结果表明,器件阈值电压和导通电阻有不断增大的趋势,栅漏电流有显著的增大。电容特性测试结果显示曲线在反型区域表现出右偏现象,阻塞特性退化明显。进一步地,运用低频噪声理论及模型,分析了器件的缺陷密度,在800次短路电流应力试验后,其缺陷密度已经达到初始缺陷密度的9.21倍。最后,结合1/f噪声和缺陷理论,分析了SiC功率MOSFET在加速应力下退化的物理机理。结果表明,SiC沟道中SiC/SiO2界面缺陷是器件1/f噪声的主要来源,器件的退化主要是由于SiC/SiO2界面处产生的电活性俘获电荷引起的。
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