SiC MOSFET体二极管的双极退化

今天,我们继续解释“讨论SiCMOSFET体二极管的双极降解的机理”。在双极工作状态下(PN结,例如MOSFET的体二极管,在导通时),任何类型的SiC器件都可能表现出双极退化。
影响。此效应主要是由SiC晶体上较早存在的基面位错(BPD)触发的。
在双极运行期间,由电子和空穴的复合释放的能量导致堆叠缺陷在BPD处扩散。堆垛层错将扩散到芯片表面,然后停止扩散。
如图22左图所示,被扩大的堆叠故障覆盖的区域不再导电,因此减小了芯片的有效有效面积。图22. SiC器件中堆叠缺陷的俯视图和横截面以及潜在的物理本底因素,可以得出结论,双极退化是可能发生或可能不会发生的机制。
当设备没有BPD时(或BPD不受复合事件影响),将不会产生双极性降级效果。所有SiC器件中都存在这种效应。
由于BPD是SiC衬底(晶圆)中的常见缺陷,因此任何具有PN结的SiC器件都可能发生双极退化,而与器件类型和制造商无关。饱和效果。
一旦堆垛层错扩散到器件表面,双极退化将饱和。取决于工作条件,例如通过PN结的电流和结温,从初始状态到饱和的时间可能是几分钟到几小时的累积双极工作时间。
如前所述,对应用的影响是,内部层压板缺陷扩大的区域似乎显示出更大的电阻,因此流过它的电流减小了。图23显示了有缺陷和无缺陷SiC器件的热图像(EMMI)。
可以清楚地看到,由于有小电流流过,因此具有堆垛层错的区域几乎不产生热量。图23.具有少量缺陷(小的黑色三角形,请参见箭头)且在导电模式下没有缺陷的SiC MOSFET的EMMI图。
颜色代表电流密度(蓝色代表低密度,红色代表高密度),黑色粗线代表设备的无源区域。从实验可以证实,双极退化只会减少SiC器件的有效面积,这反过来又使MOSFET的RDS(on)变大而体二极管的VSD变大。
器件的其他基本参数(例如击穿电压,开关行为和氧化物可靠性)没有改变。因此,如果碳化硅器件的缺陷少,并且饱和后的RDS(on)或VSD仍在数据表中给出的范围内,则不会对工作产生长期的负面影响。
CoolSiCMOSFET-消除风险的策略英飞凌已采取特殊措施,以确保交付给客户的产品具有稳定的性能。已经采取了两种措施来确保所有可能使用体二极管的CoolSiC MOSFET均不会因双极性退化而导致发布时不符合数据手册的要求。
这些措施包括采用优化的芯片生产工艺来抑制堆叠缺陷的形成,并结合有效的验证措施。