利用分享｜少子寿命测试仪(MDP)针对碳化硅器件机能优化的关头感化

更新时候：2024-10-30

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利用背景

在微电子半导体行业日月牙异的近况，资料品德的晋升与器件机能的优化成为鞭策手艺前进的关头身分。碳化硅（SiC）作为一种新兴的高机能半导体资料，以其优良的导热性、高击穿电场强度及耐低温特征，在电力电子、新动力汽车、航天航空等范畴揭示出庞大的利用潜力。可是，碳化硅器件的机能优化并非易事，其触及到资料品德、加工工艺、器件设想等多个层面的邃密节制。在这个进程中，普遍载流子使用期限（少子使用期限）为分析评估半导体技术的资料品格的基本指标之中，其切确仗量与淬硬层阐发凸显尤其要基本。

仪器先容

国外弗莱贝格议器无限修改平台（Freiberg Instruments），作为一家疾速、无损电气表征东西供给商，一直努力于手艺立异与品德优良。其MDP（微波通信检查测量光电材料导性）少子使用寿命测评仪，作为行业内前端的阐发装备，以其非打仗、无损、高活络度的特征，在碳化硅器件机能优化中阐扬着不可替换的关头感化。本文旨在切磋MDP少子期检查仪在碳化硅器(qi)件机能优🅰化中的主要(yao)感化，德国(guo)弗莱贝格(ge)仪器(qi)公司配合鞭策半导体手艺的前进与成长。

利用分享

氧化硅功率器件机转简化：连(lian)系少子(zi)寿命检测成果，能(neng)够指点Si♏C器件(jian)的设想(xiang)和(he)制作进程，优化器件(jian)机(ji)能(neng)，进步制品(pin)率和(he)靠得(de)住(zhu)性。

在很高压目标任务本质下发展前景广漠的双极型SiC元器中，载流子生命是不良影响元器机转的有一个关键参数设置。外观组合是载流子生命的抽选身分产品之一，元器的思路和打造生产工艺的开拓需用外观组合效率的降钙素原检测值。本来，在双极SiC电子元器件的救亡图存中，有几条坚苦要用降服，比抑制退步和改进处理pn结的制做一技之长。此中一名最主要的的坚苦是规范载流子期限。载流子期限直接关系水的电导率调配攻坚；是以，电子元器件的导通电容和面板开关能量消耗考量于载流子期限。

经由过程少子质保期值，肯定了4H-SiC的Si面和C面的外表复合速率(S)及其温度依靠性，研讨者信任对外表复合速率定量值的全方面查询拜访和会商将撑持将来双极SiC器件设想和开辟的改良³。

跟着SiC型IGBT的耐压愈来愈高，请求少子壽命充(chong)足高(gao)，以停(ting)止(zhi)有(you)用的(de)电导(dao)调制，从而下降(jiang)器件的(de)正(zheng)向导(dao)通压降(jiang)和导(dao)通电阻，可是同时也(ye)寻求更高(gao)的(de)开关(g🐽uan)速率，即但愿反向规(g🦄ui)复(fu)时候越短越好(hao)，这又请求少子(zi)寿命充(chong)足低(di)。若(ruo)安在低(di)的(de)正(zheng)向导(dao)通压降(jiang)和低(di)的(de)开关(guan)消耗之(zhi)间(jian)停(ting)止(zhi)折中，是IGBT设想的(de)关(guan)头。

沿途进程选用适的保护层规格，沿途进程地方合理器材漂移区和保护层的人类寿命，停此4H-SiC型n-IGBT输出功率的优化调整。

4H-SiC n-IGBT正向导通压降和关断消耗的衡量曲线

在衡量曲线图中，位于左上角的点所对应的寿命参数固然正向导通压降很低，可是于关断消耗过大，不合适优化的前提；而位于右下角的点正向导通压降很高，即便消耗很低，也不是挑选的公道参数。是以成果挑选的寿命参数为：漂移区少子使用年限为8μs，缓冲层少(shao)子寿命为0.08~💫0.1μs,作为器件挑选的公道参数(shu)。

未完待续～

参考文献：

[1] Murata, K. , et al. "Carrier lifetime control by intentional boron doping in aluminum doped p-type 4H-SiC epilayers." Journal of Applied Physics 129.2(2021):025702-.

[2] Tawara, Takeshi, et al. "Evaluation of Free Carrier Lifetime and Deep Levels of the Thick 4H-SiC Epilayers." Materials Science Forum (2004).

[3] Kato, Masashi, et al. "Surface recombination velocities for 4H-SiC: Temperature dependence and difference in conductivity type at several crystal faces." Journal of Applied Physics 127.19(2020):195702.

[4] Hahn, S. , et al. "Contact-less Electrical Defect Characterization of Semi-insulating 6H-SiC Bulk Material." International conference on silicon carbide and related materials; ICSCRM 2007 2009.

[5] Berger, Bastian , et al. "Contactless electrical defect characterization in semiconductors by microwave detected photo induced current transient spectroscopy (MD‐PICTS) and microwave detected photoconductivity (MDP)." Physica Status Solidi 208.4(2011):769-776.

[6] Hemmingsson, C. G, N. T. Son , and Janzén, E. "Observation of negative-U centers in 6H silicon carbide." Applied Physics Letters 74.6(1999):839-841.

[7] Suttrop, W., G. Pensl , and P. Lanig . "Boron-related deep centers in 6H-SiC." Applied Physics A 51.3(1990):231-237.

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