瞻芯电子参与编制SiC MOSFET可靠性和动态开关测试标准，助推行业技术共识
2024年11月19日，在第十届国际第三代半导体论坛（IFWS）上，第三代半导体产业技术创新战略联盟（CASA）发布了9项碳化硅（SiC）MOSFET测试与可靠性标准，旨在为SiC MOSFET功率器件提供一套科学、合理的测试与评估方法，支撑产品性能提升，推动产业高质量发展。
碳化硅（SiC）MOSFET因其高耐压、高频开关、耐高温、低通态电阻和开关损耗等特点，广泛应用于高频、高压功率系统，如新能源汽车与充电桩、光伏与储能、航天、航空、石油勘探、核能、通信等领域，因此在髙温、高湿等极端环境下测试验证SiC MOSFET的可靠性显得至关重要。瞻芯电子长期致力于提供高品质的碳化硅（SiC）功率器件产品，尤其重视对SiC器件可靠性的测试和研究，参与编制了其中3项可靠性测试标准：《SiC MOSFETs高温栅偏试验方法》（HTGB）、《SiC MOSFETs高温反偏试验方法》（HTRB）和《SiC MOSFETs高压高温高湿反偏试验方法》（HV-H3TRB）。
除了可靠性之外，功率器件开关动态测试是测评SiC MOSFETs产品损耗的重要方法。为了让测试足够精准和稳定，需要定量的技术规范和测试方法。瞻芯电子结合长期的测试开发经验，参与编制了《SiC MOSFETs动态开关损耗测试方法》标准，以助推行业形成广泛的技术共识，实现有效的溯源和评比。
瞻芯电子是中国第一家自主开发并掌握6英寸碳化硅（SiC）MOSFET产品以及工艺平台的公司，自2020年发布第一代SiC MOSFET产品以来，持续迭代升级到第三代SiC MOSFET工艺平台，其产品凭借优秀的性能，广泛应用于新能源汽车、光伏储能、充电桩和工业电源等领域，累计交付近1400万颗SiC MOSFET产品，其中逾400万颗“上车”应用，产品的长期可靠性得到市场的有效验证。瞻芯电子将持续致力于对SiC MOSFET失效机理、早期失效筛选、长期可靠性的深入研究，继续完善多维度工况下的产品寿命预测模型，保障客户应用系统的长期安全和稳定。
4项测试方法简介
《SiC MOSFETs器件开关动态测试方法》
测试系统应由电压探头、电流探头、示波器和上位机构成，如图1所示。电压探头用于检测被测器件的漏–源电压、栅–源电压，电流探头用于检测被测器件的漏极电流。示波器用于采集电压和电流探头获取的测试数据，上位机用于系统的运行控制和数据处理。
《SiC MOSFETs高温栅偏试验方法》（HTGB）
长时间的电气应力（器件偏置电压）和热应力（高温环境）会对SiC MOSFET产生综合影响。通过提高偏置电压、环境温度的应力条件，以模拟加速工作状态，从而在较短的时间内评估器件在正常使用条件下的可靠性和寿命，用于器件的质量验证和栅极电介质的可靠性监控（老化筛选）。
《SiC MOSFETs高温反偏试验方法》（HTRB）
该测试验证SiC MOSFET芯片钝化层结构或钝化拓扑中的薄弱点，以及芯片边缘密封随时间的变化。测试的重点是与生产有关的离子污染物，这些污染物会在温度和电场的影响下迁移，从而增加表面电荷，这可能会导致漏电流增加。同时SiC MOSFET器件封装过程和材料的热膨胀系数也会对钝化层完整性产生重大影响，从而降低对外部污染物的防护能力。
《SiC MOSFETs高压高温高湿反偏试验方法》（HV-H3TRB）
该测试用于SiC MOSFET分立器件或功率模块，重点针对结构中的薄弱点。非气密封装的功率器件随着时间的推移，湿气会进入钝化层。在湿度的影响下，芯片钝化层结构或钝化拓扑结构以及芯片边缘密封的薄弱点会受到不同程度的影响。
污染物也可以通过湿度传输到关键区域，重点是与生产有关的离子污染物，它们会在温度和电场的影响下迁移，从而增加表面电荷，并伴随封装热机械应力的作用，可能会导致器件漏电流增大。封装工艺和材料的热膨胀系数（CTE）也会对钝化完整性产生重大影响，从而降低对外部污染物的防护能力。
参考资料：
SiC MOSFETs功率器件开关动态测试方法（T/CASAS 033—2024）
SiC MOSFETs高温栅偏试验方法（T/CASAS 042—2024）
SiC MOSFETs高温反偏试验方法（T/CASAS 043—2024）
SiC MOSFETs高压高温高湿反偏试验方法（T/CASAS 044—2024）
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