應用分享｜少子壽命測試儀(MDP)針對碳化矽器件性能優化的關鍵作用

更新時間：2024-10-30

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應用背景

在微電子半導體(ti) 行業(ye) 日新月異的現狀，材料質量的提升與(yu) 器件性能的優(you) 化成為(wei) 推動技術進步的關(guan) 鍵因素。碳化矽（SiC）作為(wei) 一種新興(xing) 的高性能半導體(ti) 材料，以其優(you) 異的導熱性、高擊穿電場強度及耐高溫特性，在電力電子、新能源汽車、航天航空等領域展現出巨大的應用潛力。然而，碳化矽器件的性能優(you) 化並非易事，其涉及到材料質量、加工工藝、器件設計等多個(ge) 層麵的精細控製。在這個(ge) 過程中，少數載流子壽命（少子壽命）作為(wei) 評價(jia) 半導體(ti) 材料質量的重要參數之一，其精確測量與(yu) 深度分析顯得尤為(wei) 重要。

儀(yi) 器介紹

德國弗萊貝格儀(yi) 器有限公司（Freiberg Instruments），作為(wei) 一家快速、無損電氣表征工具供應商，始終致力於(yu) 技術創新與(yu) 品質優(you) 異。其MDP（微波檢測光電導性）少子壽命測試儀(yi) ，作為(wei) 行業(ye) 內(nei) 前端的分析設備，以其非接觸、無損、高靈敏度的特性，在碳化矽器件性能優(you) 化中發揮著不可替代的關(guan) 鍵作用。本文旨在探討MDP少子壽命測試儀(yi) 在碳化矽器件性能優(you) 化中的重要作用，德國弗萊貝格儀(yi) 器公司共同推動半導體(ti) 技術的進步與(yu) 發展。

應用分享

碳化矽器件性能優(you) 化：結合少子壽命檢測結果，可以指導SiC器件的設計和製造過程，優(you) 化器件性能，提高成品率和可靠性。

在超高壓工作條件下前景廣闊的雙極型SiC器件中，載流子壽命是影響器件性能的一個(ge) 重要參數。表麵複合是載流子壽命的限製因素之一，器件的設計和製造工藝的開發需要表麵複合速度的定量值。

然而，在雙極SiC器件的開發中，有幾個(ge) 困難需要克服，例如抑製退化和改進pn結的製造技術。其中一個(ge) 重要的困難是控製載流子壽命。載流子壽命直接影響電導率調製行為(wei) ；因此，器件的導通電阻和開關(guan) 損耗取決(jue) 於(yu) 載流子壽命。

通過少子壽命值，確定了4H-SiC的Si麵和C麵的表麵複合速度(S)及其溫度依賴性，研究者相信對表麵複合速度定量值的全方麵調查和討論將支持未來雙極SiC器件設計和開發的改進³。

隨著SiC型IGBT的耐壓越來越高，要求少子壽命足夠高，以進行有效的電導調製，從(cong) 而降低器件的正向導通壓降和導通電阻，但是同時也追求更高的開關(guan) 速度，即希望反向恢複時間越短越好，這又要求少子壽命足夠低。如何在低的正向導通壓降和低的開關(guan) 損耗之間進行折衷，是IGBT設計的關(guan) 鍵。

通過選擇合適的緩衝(chong) 層厚度，通過局部控製器件漂移區和緩衝(chong) 層的壽命，進行4H-SiC型n-IGBT功耗的優(you) 化。

4H-SiC n-IGBT正向導通壓降和關(guan) 斷損耗的權衡曲線

在權衡曲線圖中，位於(yu) 左上角的點所對應的壽命參數雖然正向導通壓降很低，但是於(yu) 關(guan) 斷損耗過大，不符合優(you) 化的條件；而位於(yu) 右下角的點正向導通壓降很高，即使損耗很低，也不是選擇的合理參數。因此結果選擇的壽命參數為(wei) ：漂移區少子壽命為(wei) 8μs，緩衝(chong) 層少子壽命為(wei) 0.08~0.1μs,作為(wei) 器件選擇的合理參數。

未完待續～

參考文獻：

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