半導體市場的最新趨勢是廣泛采用碳化硅（SiC）器件，包括用于工業(yè)和汽車應用的肖特基勢壘二極管（SBD）和功率 MOSFET。與此同時，由于可供分析的現(xiàn)場數(shù)據(jù)有限，這些器件的長期可靠性成為一個需要解決的熱點問題。一些 SiC 供應商已開始根據(jù)嚴格的工業(yè)和汽車（AEC-Q101）標準來認證 SiC 器件，而另一些供應商不但超出了這些認證標準的要求，還能為惡劣環(huán)境耐受性測試提供數(shù)據(jù)。為了使 SiC 器件在任務和安全關鍵型應用中保持較高的普及率，應將這種認證和測試策略與特定的設計規(guī)則相結(jié)合來實現(xiàn)高雪崩耐受性，這一點至關重要。

　　市場快速增長

　　SiC 器件的市場份額預計將在未來幾年加速增長，主要推動因素是運輸行業(yè)的電氣化。SiC 管芯將成為車載充電器和動力傳動牽引系統(tǒng)等應用的模塊中的基本構件。由于雪崩擊穿的臨界電場較高，因此高壓 SiC 器件的外形比同類硅器件小得多，并且可以在更高的開關頻率下工作。SiC 的熱性能也十分出色，它不但擁有良好的散熱性能，還能在高溫下工作。實際上，最高工作溫度通常可達 175 °C，很少超過 200 °C，主要限制為裝配工藝（焊接金屬和封裝材料）。SiC 器件本質(zhì)上比硅器件更高效，切換到 SiC 管芯可以極大減少模塊中單個管芯的數(shù)量。隨著 SiC 器件從利基市場轉(zhuǎn)向主流市場，與大規(guī)模生產(chǎn)爬坡效應相關的主要挑戰(zhàn)正逐漸被克服。為輕松實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變，制造廠正在建立可與現(xiàn)存硅生產(chǎn)線共用工具的 SiC 生產(chǎn)線。這種安排可有效降低 SiC 管芯的成本，因為這樣做可與 Si 生產(chǎn)線分擔開銷。隨著晶圓供應商大幅度提高產(chǎn)能，近來在晶圓供貨方面的限制已不再是問題。由于 4H-SiC 襯底和外延生長的不斷改進，現(xiàn)在可提供晶體缺陷密度極低的高質(zhì)量 6 英寸晶圓。根據(jù)電氣參數(shù)測試可知，晶圓質(zhì)量越高，SiC 器件的產(chǎn)量就越高。但請務必記住，由于這些器件僅僅上市幾年，因此其現(xiàn)場可靠性數(shù)據(jù)十分有限。此外，由于 SiC 器件自身也面臨著一系列挑戰(zhàn)，因此其認證比硅器件的認證困難得多。在 SiC 器件中，反向偏置條件下的電場高出將近一個數(shù)量級。如果不采用適當?shù)脑O計規(guī)則，這種高電場很容易損壞柵極氧化層。SiC 柵極氧化層界面附近的陷阱密度也高得多。結(jié)果是，由于陷阱帶電，因此老化測試期間可能會出現(xiàn)不穩(wěn)定性。一直以來，我們都專注于提高長期可靠性，而取得的成果也令人欣慰，最近的報告顯示器件已通過嚴格的工業(yè)和汽車（AEC-Q101）標準認證。除此之外，SiC 供應商也已開始采取下一步行動，即為惡劣環(huán)境耐受性測試提供數(shù)據(jù)。