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應(yīng)用背景
在微電子半導(dǎo)體行業(yè)日新月異的現(xiàn)狀，材料質(zhì)量的提升與器件性能的優(yōu)化成為推動技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵因素,。碳化硅（SiC）作為一種新興的高性能半導(dǎo)體材料,，以其優(yōu)異的導(dǎo)熱性,、高擊穿電場強(qiáng)度及耐高溫特性，在電力電子,、新能源汽車,、航天航空等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。然而,，碳化硅器件的性能優(yōu)化并非易事,，其涉及到材料質(zhì)量、加工工藝,、器件設(shè)計(jì)等多個(gè)層面的精細(xì)控制,。在這個(gè)過程中，少數(shù)載流子壽命（少子壽命）作為評價(jià)半導(dǎo)體材料質(zhì)量的重要參數(shù)之一,，其精確測量與深度分析顯得尤為重要,。
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儀器介紹
德國弗萊貝格儀器有限公司（Freiberg Instruments），作為一家快速,、無損電氣表征工具供應(yīng)商,，始終致力于技術(shù)創(chuàng)新與品質(zhì)優(yōu)異。其MDP（微波檢測光電導(dǎo)性）少子壽命測試儀,，作為行業(yè)內(nèi)前端的分析設(shè)備,，以其非接觸,、無損,、高靈敏度的特性，在碳化硅器件性能優(yōu)化中發(fā)揮著不可替代的關(guān)鍵作用,。本文旨在探討MDP少子壽命測試儀在碳化硅器件性能優(yōu)化中的重要作用,，德國弗萊貝格儀器公司共同推動半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。
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應(yīng)用分享
碳化硅器件性能優(yōu)化：結(jié)合少子壽命檢測結(jié)果,，可以指導(dǎo)SiC器件的設(shè)計(jì)和制造過程,，優(yōu)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(gè)重要參數(shù)。表面復(fù)合是載流子壽命的限制因素之一,，器件的設(shè)計(jì)和制造工藝的開發(fā)需要表面復(fù)合速度的定量值,。
然而，在雙極SiC器件的開發(fā)中,，有幾個(gè)困難需要克服,，例如抑制退化和改進(jìn)pn結(jié)的制造技術(shù)。其中一個(gè)重要的困難是控制載流子壽命,。載流子壽命直接影響電導(dǎo)率調(diào)制行為,；因此，器件的導(dǎo)通電阻和開關(guān)損耗取決于載流子壽命。
通過少子壽命值,，確定了4H-SiC的Si面和C面的表面復(fù)合速度(S)及其溫度依賴性,，研究者相信對表面復(fù)合速度定量值的全方面調(diào)查和討論將支持未來雙極SiC器件設(shè)計(jì)和開發(fā)的改進(jìn)3。
隨著SiC型IGBT的耐壓越來越高,，要求少子壽命足夠高,，以進(jìn)行有效的電導(dǎo)調(diào)制，從而降低器件的正向?qū)▔航岛蛯?dǎo)通電阻,，但是同時(shí)也追求更高的開關(guān)速度,，即希望反向恢復(fù)時(shí)間越短越好，這又要求少子壽命足夠低,。如何在低的正向?qū)▔航岛偷偷拈_關(guān)損耗之間進(jìn)行折衷,，是IGBT設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
通過選擇合適的緩沖層厚度,，通過局部控制器件漂移區(qū)和緩沖層的壽命,，進(jìn)行4H-SiC型n-IGBT功耗的優(yōu)化。
4H-SiC n-IGBT正向?qū)▔航岛完P(guān)斷損耗的權(quán)衡曲線
在權(quán)衡曲線圖中,，位于左上角的點(diǎn)所對應(yīng)的壽命參數(shù)雖然正向?qū)▔航岛艿?，但是于關(guān)斷損耗過大，不符合優(yōu)化的條件,；而位于右下角的點(diǎn)正向?qū)▔航岛芨?，即使損耗很低，也不是選擇的合理參數(shù),。因此結(jié)果選擇的壽命參數(shù)為：漂移區(qū)少子壽命為8μs,，緩沖層少子壽命為0.08~0.1μs,作為器件選擇的合理參數(shù)。
未完待續(xù)～
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