SiC MOSFET FIT率和栅极氧化物可靠性的关系

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SiC MOS器件的栅极氧化物可靠性的挑战是，在某些工业应用给定的工作条件下，保证最大故障率低于1 FIT，这与今天的IGBT故障率相当。

除了性能之外，可靠性和坚固性是SiC MOSFET讨论最多的话题。我们将坚固性定义为器件承受特定的特殊压力事件的能力，例如，短路能力或脉冲电流处理能力。可靠性指器件在目标寿命内额定工作条件下的稳定性。与可靠性相关的现象包括某些电气参数的漂移或毁坏性的故障。对于硬故障，通常以FIT率的形式进行量化。FIT率说明了某一类型的设备在一定时期内预期有多少次故障。目前，宇宙射线效应主要制约着大功率硅器件的FIT率。







由于碳化硅和硅材料上生长的二氧化硅(SiO2)的质量和特性几乎是相同的，因此理论上相同面积和氧化层厚度的Si MOSFET和SiC MOSFET可以在相同的时间内承受大致相同的氧化层电场应力（相同的本征寿命）。但是，这只有在器件不包含与缺陷有关的杂质，即非本征缺陷时才有效。与Si MOSFET相比，现阶段SiC MOSFET栅极氧化物中的非本征缺陷密度要高得多。



电筛选降低了可靠性风险







与没有缺陷的器件相比，有非本征缺陷的器件更早出现故障。无缺陷的器件虽然也会疲劳失效，但寿命很长。通常情况下，足够厚的无缺陷氧化层的本征失效时间比正常应用下的使用时间要长几个数量级。因此，在典型的芯片寿命内，氧化物的FIT率完全由非本征缺陷决定。





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