您将学到什么：
- 材料对设计可靠设备的影响。
- 包装如何在SIC MOSFET设计中起重要作用。
- 确定SIC MOSFET的拟合率。
毫无疑问，与基于硅（SI）结构相比，宽带材料（SIC）（SIC）等宽带材料的材料特性允许更高的性能。但是，匹配甚至超过SI设备的可靠性需要在设计和严格的测试和评估中进行创新，以满足客户要求。
SIC在电源开关设计中的优势很大程度上是材料属性的函数。与硅相比，10倍介质分解强度较高，可以实现具有低区域特异性抗性的快速单极高压设备（Rdson）。该优势允许更高的电源密度和/或简化的冷却方法设计电源或其他切换系统。
但是，一贯可靠的设备的设计必须考虑到基于不同材料的功率半导体物理特性的差异。特别是，SIC及其底物材料的界面上的缺陷足迹SIO2，导致低通道的活动能力。为了补偿这种缺陷，尤其是在平面SIC MOSFET中的施加的电场大于Si MOSFET（4至5 mV/cm，而硅设备中的3 mV/cm）。
较高的场值的结果是状态中的氧化物场应力。当今的SIC MOS设备在平面界面上具有比基于SI基于SI的设备所看到的更高的缺失密度。
就设备几何形状而言，用于MOSFET单元格设计的常用平面方法会导致界面的两个点（由于上述原因，在门口和源之间的状态下）的压力，并且在阻塞模式下，GATE漏极重叠。为了最大程度地减少州的压力，Infineon采用了其SIC MOSFET的沟槽MOSFET细胞结构（图。1）因此，在反向偏置处，场应力主要分离到沟槽角。
在州内，由于90度处的缺陷密度，因此不需要过多的场。倾斜的晶体脸要低得多。在细胞设计中（图2），氧化门中的电场在州和州外部都受到限制，以达到所需的抗性，同时满足性能和可靠性的要求。
在沟槽中，在达到特定的抵抗目标的同时，在州内和州的氧化栅极中的电场都受到限制。驾驶电压可实现低抗性（VGS）在典型的4.5 V的典型登机口 - 阈值电压下为15 V，这是SIC晶体管景观中的基准。图3说明了Infineon 1200 -V SIC沟渠MOSFET在房间和高温下的输出特性，以及对温度的抗性的变化。
包装是实现SIC收益的关键
当然，在目标应用程序中切换性能是MOSFET设备的最终目标。在这方面，影响开关功能（SC）和开关损耗的SIC MOSFET的主要特征是电容。包装设计在最大程度地减少开关损失方面起着重要作用，这主要是转交损失。Kelvin接触是首选的，因为它们将电流分离为负载和控制路径，因此有助于防止DI/DT引起的反馈，从而增加动态损失。
热性能也是包装选择中的重要标准。尽管SIC通常具有较低的绝对损失，但确实发生的损失集中在芯片的小区域中。低流量电感有助于管理高DI/DT斜率，并最大程度地减少临界电压峰。
此外，特别是对于平行模具的多芯片包装，需要设计支持芯片对称布置的设计。由于这些原因，TO-247-4类型的软件包是离散设备和Infineon Easy Platform之类的模块的理想解决方案。
测试可实现低拟合率和高门氧化物的可靠性
鉴于细胞结构可减少氧化物场应力，Infineon检查了SIC Trench MOSFET的可靠性和坚固性，目的是优化设计以获得最佳的现场可靠性。坚固度是设备承受非凡应力的能力，例如短路或脉搏电流。可靠性处理设备稳定性在定义的寿命中。这通常被量化为失败时间（拟合）率，这是关于一段时间内可以接受多少失败的陈述。
可靠性涉及的两个因素是宇宙射线效应和栅极氧化物的稳定性，有效总拟合率确定为两个之和（图4）。宇宙射线效应的数字以与基于SI的设备相同的方式确定，并通过针对特定技术设定目标水平的实验。这是一种完善的做法，通常通过优化设备漂移区域的电场分布来解决。
SIC的低氧化物拟合率是通过筛选作为制造QA的函数来实现的。这种筛查的目的是将受外在缺陷影响的设备数量减少到10 ppm或更少。电筛选是生产的典型测试方法。
Infineon使用加速的栅极应力测试来评估150°C时SIC MOSFET的州可靠性100天。每个设备的样本组在不同的闸门压力偏见下进行三个应力运行，典型的结果在图5。通过基于测试结果的优化，对氧化栅极进行了调整，以减少30 V时1,000个设备中的10个（推荐门偏置的两倍）的故障，仅在1,000中只有1,000个故障，而在25 V和15 V时为零。
通过重复的应力测试和细胞设计的微调，通过正确设计通过P-Regions的屏蔽区域来控制氧化氧化物应激，该氧化应激受到屏蔽敏感区域的控制。当在150°C，V中对5,000个设备进行100天的应力测试100天，确定设备家族的最终生产水平。GS= -5 V和VDS= 1000 V导致零设备故障。
结论
在Infineon的650-V凉爽MOSFET家族中，有方法设计，测试和微调参数，例如此处描述的与1200-V SIC MOSFET相关的栅极氧化物厚度。该公司的目标是为设计师提供为在其功能转换范围和 - 供应应用程序范围内提供无与伦比的效率和可靠性的设备。
