日前，在第十屆國際第三代半導(dǎo)體論壇（IFWS）上，第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA）發(fā)布了9項碳化硅 (SiC) MOSFET測試與可靠性標(biāo)準(zhǔn)，旨在為SiC MOSFET功率器件提供一套科學(xué)、合理的測試與評估方法，支撐產(chǎn)品性能提升，推動產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

碳化硅 (SiC) MOSFET因其高耐壓、高頻開關(guān)、耐高溫、低通態(tài)電阻和開關(guān)損耗等特點，廣泛應(yīng)用于高頻、高壓功率系統(tǒng)，如新能源汽車與充電樁、光伏與儲能、航天、航空、石油勘探、核能、通信等領(lǐng)域，因此在髙溫、高濕等極端環(huán)境下測試驗證SiC MOSFET的可靠性顯得至關(guān)重要。瞻芯電子長期致力于提供高品質(zhì)的碳化硅(SiC)功率器件產(chǎn)品，尤其重視對SiC器件可靠性的測試和研究，參與編制了其中3項可靠性測試標(biāo)準(zhǔn)：《SiC MOSFETs高溫柵偏試驗方法》(HTGB)、《SiC MOSFETs高溫反偏試驗方法》(HTRB)和《SiC MOSFETs高壓高溫高濕反偏試驗方法》(HV-H3TRB)。

除了可靠性之外，功率器件開關(guān)動態(tài)測試是測評SiC MOSFETs產(chǎn)品損耗的重要方法。為了讓測試足夠精準(zhǔn)和穩(wěn)定，需要定量的技術(shù)規(guī)范和測試方法。瞻芯電子結(jié)合長期的測試開發(fā)經(jīng)驗，參與編制了《SiC MOSFETs動態(tài)開關(guān)損耗測試方法》標(biāo)準(zhǔn)，以助推行業(yè)形成廣泛的技術(shù)共識，實現(xiàn)有效的溯源和評比。

瞻芯電子是中國第一家自主開發(fā)并掌握6英寸碳化硅(SiC)MOSFET產(chǎn)品以及工藝平臺的公司，自2020年發(fā)布第一代SiC MOSFET產(chǎn)品以來，持續(xù)迭代升級到第三代SiC MOSFET工藝平臺，其產(chǎn)品憑借優(yōu)秀的性能，廣泛應(yīng)用于新能源汽車、光伏儲能、充電樁和工業(yè)電源等領(lǐng)域，累計交付近1400萬顆SiC MOSFET產(chǎn)品，其中逾400萬顆“上車”應(yīng)用，產(chǎn)品的長期可靠性得到市場的有效驗證。瞻芯電子將持續(xù)致力于對SiCMOSFET失效機理、早期失效篩選、長期可靠性的深入研究，繼續(xù)完善多維度工況下的產(chǎn)品壽命預(yù)測模型，保障客戶應(yīng)用系統(tǒng)的長期安全和穩(wěn)定。

4項測試方法簡介

《SiC MOSFETs器件開關(guān)動態(tài)測試方法》

測試系統(tǒng)應(yīng)由電壓探頭、電流探頭、示波器和上位機構(gòu)成，如圖1所示。電壓探頭用于檢測被測器件的漏–源電壓、柵–源電壓，電流探頭用于檢測被測器件的漏極電流。示波器用于采集電壓和電流探頭獲取的測試數(shù)據(jù)，上位機用于系統(tǒng)的運行控制和數(shù)據(jù)處理。

圖1 測試系統(tǒng)構(gòu)成

《SiC MOSFETs高溫柵偏試驗方法》(HTGB)

長時間的電氣應(yīng)力（器件偏置電壓）和熱應(yīng)力（高溫環(huán)境）會對SiC MOSFET產(chǎn)生綜合影響。通過提高偏置電壓、環(huán)境溫度的應(yīng)力條件，以模擬加速工作狀態(tài)，從而在較短的時間內(nèi)評估器件在正常使用條件下的可靠性和壽命，用于器件的質(zhì)量驗證和柵極電介質(zhì)的可靠性監(jiān)控（老化篩選）。

《SiC MOSFETs高溫反偏試驗方法》(HTRB)

該測試驗證SiC MOSFET芯片鈍化層結(jié)構(gòu)或鈍化拓?fù)渲械谋∪觞c，以及芯片邊緣密封隨時間的變化。測試的重點是與生產(chǎn)有關(guān)的離子污染物，這些污染物會在溫度和電場的影響下遷移，從而增加表面電荷，這可能會導(dǎo)致漏電流增加。同時SiC MOSFET器件封裝過程和材料的熱膨脹系數(shù)也會對鈍化層完整性產(chǎn)生重大影響，從而降低對外部污染物的防護能力。

《SiC MOSFETs高壓高溫高濕反偏試驗方法》(HV-H3TRB)

該測試用于SiC MOSFET分立器件或功率模塊，重點針對結(jié)構(gòu)中的薄弱點。非氣密封裝的功率器件隨著時間的推移，濕氣會進入鈍化層。在濕度的影響下，芯片鈍化層結(jié)構(gòu)或鈍化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及芯片邊緣密封的薄弱點會受到不同程度的影響。

污染物也可以通過濕度傳輸?shù)疥P(guān)鍵區(qū)域，重點是與生產(chǎn)有關(guān)的離子污染物，它們會在溫度和電場的影響下遷移，從而增加表面電荷，并伴隨封裝熱機械應(yīng)力的作用，可能會導(dǎo)致器件漏電流增大。封裝工藝和材料的熱膨脹系數(shù)（CTE）也會對鈍化完整性產(chǎn)生重大影響，從而降低對外部污染物的防護能力。

關(guān)于瞻芯電子

上海瞻芯電子科技股份有限公司（簡稱“瞻芯電子”）是一家聚焦于碳化硅(SiC)半導(dǎo)體領(lǐng)域的高科技芯片公司，2017年成立于上海臨港。公司致力于開發(fā)碳化硅功率半導(dǎo)體和芯片產(chǎn)品，并圍繞碳化硅(SiC)應(yīng)用，為客戶提供一站式解決方案。

瞻芯電子是中國第一家自主開發(fā)并掌握6英寸碳化硅(SiC)MOSFET產(chǎn)品以及工藝平臺的公司，擁有一座車規(guī)級碳化硅(SiC)晶圓廠，標(biāo)志著瞻芯電子進入中國領(lǐng)先的碳化硅(SiC)功率半導(dǎo)體IDM公司行列。 瞻芯電子將持續(xù)創(chuàng)新，放眼世界，致力于打造中國領(lǐng)先、國際一流的碳化硅(SiC)功率半導(dǎo)體和芯片解決方案提供商。