通过在各种开关条件下进行长期测试,研究了英飞凌 CoolSiC™ MOSFET 的这种现象的特点。数据显示,开关应力会导致 V GS(th) 随时间缓慢增加。然而,无论选择何种参数,都从未观察到由开关引起的负 V GS(th) 漂移。在相同工作条件下承受应力的不同器件的 V GS(th) 漂移值相似。阈值电压 V GS(th) 的增加会降低 MOS 沟道过驱动 (V GS(on) – V GS(th) ),因此可以观察到沟道电阻 (R ch ) 的增加。这种现象在公式 [1] 中描述,其中 L 是沟道长度,W 是沟道宽度,μ n 是自由电子迁移率,C ox 是栅极氧化物电容,V GS(on) 是正导通状态栅极电压,V GS(th) 是器件的阈值电压 [2]。
已经研究了h和he离子在SIC中的特定能量沉积。实验是在乌普萨拉大学(Uppsala University)350 KeV Danfysik植入器的飞行时间中型能量离子散射系统中在传输几何形状中进行的。目标是一个自支撑,单晶立方3C - SIC(100)箔,标称厚度为200 nm。将测得的停止跨第二次与文献和理论预测可用的数据进行了比较。随机几何形状的结果表明的值比SRIM对H弹丸预测的值略低,而对于HE弹丸,在所研究的整个能量范围内观察到了良好的一致性。对于所有测得的能量以及H和HE离子,与通道几何形状相比,沿随机轨迹观察到更高的特异性能量损失。对于H离子,差异很小,而对于He离子,通常发现它们更为明显。
4H-SiC功率器件具有独特的高压、高频、高温特性,有着巨大的应用潜力。[1 – 3 ] 4H-SiC肖特基势垒二极管(SBD)由于其单极导电模式,广泛应用于高频领域。然而,较大的漏电流限制了它的击穿性能和高压应用。[4 – 6 ] 4H-SiC P–I–N二极管由于其双极导电模式,广泛应用于大功率场合。[7 – 9 ] 然而,较差的反向恢复特性限制了它在高频领域的应用。4H-SiC合并P–I–N肖特基(MPS)二极管是一种很有前途的器件,它将肖特基和PN结集成在一个芯片上,实现了优异的击穿性能和快速的反向恢复特性。[10 – 14 ]
关键词:AlGaN、ALT、HEMT、高功率 RF 放大器、GaN、MTTF、可靠性、100V 摘要 据报道,在 100V 下工作的 RF GaN-SiC HEMT 在 200°C 通道温度下的中位故障时间 (MTTF) 为 1000 万小时。数据是从 300°C、315°C 和 330°C 三个温度下的加速寿命测试 (ALT) 推断出来的。为了捕获显著的统计变化,从来自不同批次的两个晶圆中挑选出每个温度的 10 个 ALT 代表性样本。故障设定为饱和漏源电流 (I DSS ) 下降 20%。在 100 V 下表征的 AlGaN/GaN on SiC HEMT 技术基于带背通孔的 0.5 m GaN 工艺。引言 最近有报道称,通过将工作电压提高到超过标准 50 V,可实现突破性的 2.3 kW UHF 单射频晶体管放大器 [1]。此外,用于 L 波段应用的 5 kW 单射频 GaN 晶体管将在 IMS-2022 [2] 上展示。在单个射频 GaN 晶体管放大器中实现数千瓦功率级将是促进兆瓦级射频系统中 TWTA 或其他真空电子器件替换的重要里程碑。为了实现这一技术转变,需要一种能够在 100 - 150 V 偏压下可靠工作的新型射频 GaN 晶体管。在更高电压下工作射频 GaN HEMT 的几个优点是:更高的功率密度、更高的效率、更高的阻抗和更宽的带宽;本文首次讨论高压射频 GaN HEMT 的可靠性。每当一种新的半导体技术被开发并推向市场时,人们就会明显担心其可靠性。在过去的 70 年中,人们开发了一套严格的测试来估计任何半导体技术在其预期工作条件和环境下的寿命 [3 – 4]。良好可靠性的普遍接受的指标是,在 200°C 的通道 (FET) 或结 (BJT) 工作温度下,现场寿命为 1000 万小时。为估计或推断这种寿命而开发的表征技术是通过加速寿命测试,其中半导体器件池在高温下运行以故意诱发故障,并测量每个池中 50% 的样品失效所需的时间。ALT
1 中国科学院高能物理研究所,北京 100049;tanyuhang@ihep.ac.cn (YT);yangtao@ihep.ac.cn (TY);liukai@ihep.ac.cn (KL);wangcc@ihep.ac.cn (CW);zhangxiyuan@ihep.ac.cn (XZ);zhaomei@ihep.ac.cn (MZ);fanrr@ihep.ac.cn (RF) 2 中国科学院大学物理学院,北京 100049 3 大连理工大学微电子学院,大连 116024;xiaochuan@dlut.edu.cn (XX);hwliang@dlut.edu.cn (HL);xrl@mail.dlut.edu.cn (RX) zhangzz@dlut.edu.cn (ZZ) 4 辽宁大学物理学院,沈阳 110036,中国;yuzhao@ihep.ac.cn (YZ); kangxiaoshen@lnu.edu.cn (XK) 5 吉林大学物理学院,长春 130012,中国;fucx1619@mails.jlu.edu.cn (CF); weiminsong@jlu.edu.cn (WS) 6 散裂中子源科学中心,东莞 523803,中国 7 上海科技大学信息科学与技术学院,上海 201210,中国;zouxb@shanghaitech.edu.cn * 通讯作者:shixin@ihep.ac.cn
摘要—本文报告了一项综合研究,该研究优化了使用镍、钛和钼接触金属制成的 3.3 kV 结势垒肖特基 (JBS) 二极管的 OFF 和 ON 状态特性。在此设计中,使用与优化终端区域相同的植入物来形成 JBS 有源区域中的 P 区。P 区的宽度和间距各不相同,以优化器件的 ON 和 OFF 状态。所有测试的二极管均显示出高阻断电压和理想的开启特性,最高额定电流为 2 A。然而,发现漏电流和肖特基势垒高度 (SBH) 与肖特基与 p + 区域的比例成比例。没有 p + 区域的全肖特基和具有非常宽肖特基区域的肖特基具有最低的 SBH(Ni 为 1.61 eV、Mo 为 1.11 eV、Ti 为 0.87 eV)和最高的漏电流。肖特基开口最小(2μm)的二极管具有最低的关断状态漏电,但它们受到周围 p + 区域的严重挤压,从而增加了 SBH。性能最佳的 JBS 二极管是间距最窄的 Ni 和 Mo 器件,p + 植入物/肖特基区域均为 2μm 宽。这些器件提供了最佳的平衡器件设计,具有出色的关断状态性能,而肖特基比保证了相对较低的正向压降。
碳化硅 (SiC) 功率 MOSFET 的优势使得该技术在太空、航空电子和高能加速器应用方面具有吸引力。然而,当前的商业技术仍然容易受到单粒子效应 (SEE) 和辐射环境引起的潜在损伤的影响。在暴露于重离子的商用 SiC 功率 MOSFET 中,实验观察到两种类型的潜在损伤。一种是在略低于退化开始的偏置电压下观察到的,它涉及栅极氧化物。另一种损伤类型是在低于单粒子烧毁 (SEB) 极限的偏置电压下观察到的,它归因于 SiC 晶格的改变。聚焦离子束 (FIB) 和扫描电子显微镜 (SEM) 用于研究损伤部位。最后,总结了重离子在 SiC MOSFET 中引起的不同类型的损伤,这些损伤与离子 LET 和操作偏置有关。
位点(六边形 h 或准立方 k)。Si(0) 表示不与 NC 原子相邻的 Si 原子数;而 Si(1) 和 Si(2) 分别表示与一个和两个 NC 原子相邻的 Si 原子数。
摘要:在这种情况下,所有电子设备都暴露于老化的机制和可变性问题,可能会影响电路的性能和稳定运行。要描述电路模拟设备的行为,需要捕获设备降解的物理模型。通常基于封闭形式数学表达式的紧凑模型通常用于电路分析,但是,这种模型通常不是很准确。在这项工作中,我们使用物理可靠性模型,并将其应用于伪CMOS逻辑逆变器电路的老化模拟。采用的模型可通过我们的可靠性模拟器构成获得,并经过校准,以评估偏置温度不稳定性(BTI)降解现象对逆变器电路的性能由商业SIC Power MOSFET制成的性能。使用香料模拟,我们提取逆变器电路的传播延迟时间,并考虑到在DC和AC工作条件下的压力时间的晶体管阈值电压漂移。为了达到评估的最高准确性,我们还考虑在AC信号的低偏置阶段回收设备的恢复,这在现有方法中通常被忽略。基于传播延迟时间分布,在本工作中也讨论了合适的物理缺陷模型精确分析电路操作的重要性。