1 引言
英飞凌基于CoolSiC™沟槽栅的碳化硅功率MOSFET在系统性能上取得了巨大改进，但与硅器件相比，碳化硅器件在材料特性和运行模式上存在重要区别，需要进行额外的可靠性试验。
2 基于SiC的器件为何需要进行一些不同于硅器件的额外可靠性试验？
由于材料特性、运行模式和电场强度等方面的差异，基于SiC的器件需要进行额外的可靠性试验，包括材料缺陷、界面陷阱密度、运行电场、高压运行和快速开关等因素。
3 工业级SiC MOSFET的栅极氧化层可靠性–失效率和寿命
3.1 SiC MOSFET的栅极氧化层可靠性简介
SiC MOSFET的栅极氧化层可靠性问题主要源于外在缺陷，如EPI或衬底缺陷、金属杂质、颗粒等。
3.2 SiC MOSFET栅极氧化层可靠性筛查的基本方面
为了提高SiC MOSFET的栅极氧化层可靠性，需要降低缺陷密度，并通过电气终端测试等方法识别并剔除有缺陷的器件。
3.3 用于外部栅极氧化层可靠性评价的应力试验
3.3.1 马拉松应力试验
马拉松应力试验是在接近运行条件和类似于典型老化条件的参数区间内对大量器件施加应力，以增加发现外在失效的概率。
3.3.2 栅极电压步进应力试验
栅极电压步进应力试验是通过逐步增大栅极应力偏压，在最高允许结温下和设定的应力持续时间内测试器件，以评估栅极氧化层可靠性。
3.4 结论
通过使用优化的器件处理和高效的电气筛查，工业级SiC MOSFET可以达到与Si器件相媲美的、优异的栅极氧化层可靠性。
4 工业级SiC MOSFET的栅极氧化层可靠性–偏压温度不稳定性（BTI）
4.1 SiC MOSFET在恒定栅极偏压条件下的参数变化（DC BTI）
4.1.1 DC BTI简介
DC BTI效应会导致阈值电压和导通电阻的变化，影响器件的长期运行。
4.1.2 测量SiC功率器件的DC BTI
英飞凌建议使用改进版的BTI测量序列，以更准确地测量DC BTI。
4.1.3 SiC和Si功率MOSFET的DC BTI比较
英飞凌SiC MOSFET具有很小的NBTI，可与最先进的Si功率MOSFET相媲美，PBTI漂移量在本试验的实验窗口中落在了100mV的范围以内。
4.2 SiC MOSFET在实际应用栅极开关运行条件下的参数变化（AC BTI）
4.2.1 简介
AC BTI试验用于研究SiC MOSFET在高频率双极栅极开关条件下和高温下的应力，以评估参数漂移。
4.2.2 AC BTI建模
英飞凌建立了半经验的预测模型，用于描述阈值电压在典型的SiC MOSFET应用中的变化。
4.2.3 AC BTI的基本特点
AC BTI的特点包括与开关频率、栅极偏压下限、栅极偏压上限及温度的关系，以及漂移饱和现象。
5 碳化硅的抗宇宙射线能力
SiC器件受到核粒子辐射时，会产生带电等离子体，可能导致器件短路失效。英飞凌通过优化器件设计，提高了器件的抗宇宙辐射能力。
6 CoolSiC™ MOSFET的抗短路能力
SiC MOSFET的抗短路能力可以通过优化器件设计和工艺来提高，但需要平衡抗短路能力和导通电阻。
7.1 机制
双极退化效应会导致SiC器件的有源区域减小，进而使得MOSFET的RDS（on）变大。
7.2 在应用中的影响
双极退化只会使SiC器件的有源区域减小，进而使得MOSFET的RDS（on）变大，体二极管的VSD变大。
7.3 CoolSiC™ MOSFET–消除风险的策略
英飞凌通过优化芯片生产工艺和验证措施，确保其交付给客户的产品拥有稳定的性能。
8.1 根据实际应用条件进行超越当前标准的测试
英飞凌对CoolSiC™ MOSFET进行超越当前标准的测试，如HV-H3TRB、AC-HTC和秒级功率循环试验，以验证器件的可靠性。
8.2 AC-HTC试验方法
AC-HTC试验用于模拟光伏系统应用的运行模式，以验证SiC器件在恶劣环境条件下的可靠性。
8.3 秒级功率循环试验
秒级功率循环试验用于评估器件在实际应用中的预期使用寿命。
8.4 长期应用试验
英飞凌开发了多种试验台，对采用不同配置的SiC MOSFET施加应力，以研究器件在长期应用中的行为。
9 汽车级认证：超越标准的方法
9.1 汽车级SiC客户需要更高的现场应用可靠性
汽车级SiC客户需要更高的现场应用可靠性，英飞凌通过优化器件设计和工艺来满足这一需求。
9.2 保证汽车零部件对湿度的耐受力
英飞凌通过HV-H3TRB和动态H3TRB试验，验证了SiC器件在湿度高且恶劣的现场环境条件下的可靠性。
10 SiC器件可靠性和质量认证的行业标准
英飞凌推动在JEDEC下面设立专注于SiC的分委员会，负责制定与SiC器件有关的质量认证规范和标准。
