电子学报 ›› 2016, Vol. 44 ›› Issue (1): 130-134.DOI: 10.3969/j.issn.0372-2112.2016.01.019

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1.2kV SiC MOSFET器件URS应力退化机理研究

黄宇, 刘斯扬, 顾春德, 马荣晶, 孙伟锋   

  1. 东南大学国家ASIC工程中心, 江苏南京 210096
  • 收稿日期:2014-04-11 修回日期:2014-07-09 出版日期:2016-01-25 发布日期:2016-01-25
  • 作者简介:黄 宇 男,1990年8月出生,安徽巢湖人.2012年毕业于合肥工业大学电子科学与应用物理学院,现为东南大学电子科学与工程学院硕士研究生,主要研究方向为碳化硅功率器件. E-mail:huangyu2012@hotmail.com 刘斯扬 男,1987年5月出生,安徽合肥人.2008年、2011年分别在合肥工业大学与东南大学获得学士学位、硕士学位.现为东南大学电子科学与工程学院博士研究生.主要研究功率器件的可靠性. E-mail:liusy2855@163.com
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(No.61306092,No.61204083);江苏省自然科学基金(No.BK20130021);东南大学研究生院科研基金(No.YBPY1403)

The Degradation Mechanism for 1.2kV SiC MOSFET Under Unclamped Repetitive Stress

HUANG Yu, LIU Si-yang, GU Chun-de, MA Rong-jing, SUN Wei-feng   

  1. National ASIC System Engineering Technology Research Center, Southeast University, Nanjing, Jiangsu 210096, China
  • Received:2014-04-11 Revised:2014-07-09 Online:2016-01-25 Published:2016-01-25

摘要:

本文首次研究了1.2kV碳化硅(Silicon Carbide,SiC)MOSFET在非钳位重复应力(Unclamped Repetitive Stress,URS)应力下的退化现象,并通过软件仿真和电荷泵测试技术对该现象进行了深入的分析.研究结果表明:URS应力会使得器件积累区由于碰撞电离产生大量的电子空穴对,其中的热空穴将在电场的作用下注入到氧化层中,使氧化层中出现许多空间正电荷,这些空间正电荷的存在使得器件的导通电阻与阈值电压出现下降,关态漏电流出现上升.

关键词: 碳化硅, 功率MOSFET, 非钳位重复应力, 退化

Abstract:

The degradation behavior for 1.2kV Silicon Carbide (SiC) MOSFET under unclamped repetitive stress (URS) has been firstly investigated in detail by the analysis of two-dimensional device simulations and charge pumping measurements.It has been shown that, when the device is under URS condition, the electric field and impact ionization in the accumulation region become sufficiently large, so as to generate numerous hot holes.These avalanched-generated hot holes will be injected and trapped into the gate oxide above the accumulation region, resulting in an initial decrease of the on-state resistance and threshold voltage, as well as an increase in drain-source leakage current.

Key words: silicon carbide, power MOSFET, URS (unclamped repetitive stress), degradation

中图分类号: