碳化硅材料在功率器件中的優勢

碳化硅（SiC）作為第三代化合物半導體材料，相較于傳統硅基器件，展現出了卓越的性能。SiC具有高禁帶寬度、高熱導率、高的擊穿電壓以及高功率密度特性。這些特性使得SiC器件在高效電能轉換應用領域具有不可替代的優勢，正逐漸成為功率半導體領域的主流選擇。

碳化硅器件的技術挑戰

盡管SiC器件性能優越，但其單晶和外延材料價格較高，工藝不成熟，導致技術難度較大。SiC器件制作的技術難度之一就是柵氧交界面容易受到外在缺陷的影響，這些缺陷可能源自外延或襯底缺陷、金屬殘留、粉塵顆粒，或其它制造過程中引入的外來雜質。

柵極氧化層缺陷的影響

外在的缺陷主要是柵極氧化層的變形，導致局部氧化層變薄，增加了器件早期失效的風險。這些缺陷可能源自于EPI或襯底缺陷、金屬雜質、顆粒，或在器件制造過程中摻入到柵極氧化層中的其他外來雜質。

SiC MOSFET檢測基本原理

SiC MOSFET器件的基本結構中，柵極氧化層的漏電與質量關系極大，漏電增加到一定程度即構成擊穿，導致器件失效。因此，對柵極氧化層缺陷的研究以促進工藝改善和設計優化極為重要。

加速篩選實驗

為了改善柵極氧化層的質量，研究者們進行了包括NO退火鈍化、氮磷同步混合鈍化以及堿土金屬氧化物鈍化等多種鈍化方法的研究。此外，通過高溫柵偏實驗（HTGB）等加速壽命實驗，可以考察待測樣品的特性退化。

故障定位和失效分析

在加速篩選實驗后，對缺陷品進行故障定位和失效分析至關重要。

結論

本文提出的SiC MOSFET器件柵氧化層缺陷的檢測方法，通過HTGB應力篩選實驗和缺陷檢測，以及對失效樣品的故障定位和失效分析，有效地攔截了SiC MOSFET的柵氧化層缺陷。這對于碳化硅器件的早期失效分析研究具有重要意義，可以為SiC MOSFET器件設計和制程改善提供科學、客觀的依據。