应用分享｜少子寿命测试仪(MDP)针对碳化硅器件性能优化的关键作用
时间：2024-10-30 阅读：327
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应用背景
在微电子半导体行业日新月异的现状，材料质量的提升与器件性能的优化成为推动技术进步的关键因素。碳化硅（SiC）作为一种新兴的高性能半导体材料，以其优异的导热性、高击穿电场强度及耐高温特性，在电力电子、新能源汽车、航天航空等领域展现出巨大的应用潜力。然而，碳化硅器件的性能优化并非易事，其涉及到材料质量、加工工艺、器件设计等多个层面的精细控制。在这个过程中，少数载流子寿命（少子寿命）作为评价半导体材料质量的重要参数之一，其精确测量与深度分析显得尤为重要。
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仪器介绍
德国弗莱贝格仪器有限公司（Freiberg Instruments），作为一家快速、无损电气表征工具供应商，始终致力于技术创新与品质优异。其MDP（微波检测光电导性）少子寿命测试仪，作为行业内前端的分析设备，以其非接触、无损、高灵敏度的特性，在碳化硅器件性能优化中发挥着不可替代的关键作用。本文旨在探讨MDP少子寿命测试仪在碳化硅器件性能优化中的重要作用，德国弗莱贝格仪器公司共同推动半导体技术的进步与发展。
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应用分享
碳化硅器件性能优化：结合少子寿命检测结果，可以指导SiC器件的设计和制造过程，优化器件性能，提高成品率和可靠性。
在超高压工作条件下前景广阔的双极型SiC器件中，载流子寿命是影响器件性能的一个重要参数。表面复合是载流子寿命的限制因素之一，器件的设计和制造工艺的开发需要表面复合速度的定量值。
然而，在双极SiC器件的开发中，有几个困难需要克服，例如抑制退化和改进pn结的制造技术。其中一个重要的困难是控制载流子寿命。载流子寿命直接影响电导率调制行为；因此，器件的导通电阻和开关损耗取决于载流子寿命。
通过少子寿命值，确定了4H-SiC的Si面和C面的表面复合速度(S)及其温度依赖性，研究者相信对表面复合速度定量值的全方面调查和讨论将支持未来双极SiC器件设计和开发的改进3。
随着SiC型IGBT的耐压越来越高，要求少子寿命足够高，以进行有效的电导调制，从而降低器件的正向导通压降和导通电阻，但是同时也追求更高的开关速度，即希望反向恢复时间越短越好，这又要求少子寿命足够低。如何在低的正向导通压降和低的开关损耗之间进行折衷，是IGBT设计的关键。
通过选择合适的缓冲层厚度，通过局部控制器件漂移区和缓冲层的寿命，进行4H-SiC型n-IGBT功耗的优化。
4H-SiC n-IGBT正向导通压降和关断损耗的权衡曲线
在权衡曲线图中，位于左上角的点所对应的寿命参数虽然正向导通压降很低，但是于关断损耗过大，不符合优化的条件；而位于右下角的点正向导通压降很高，即使损耗很低，也不是选择的合理参数。因此结果选择的寿命参数为：漂移区少子寿命为8μs，缓冲层少子寿命为0.08~0.1μs,作为器件选择的合理参数。
未完待续～
参考文献：
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