[發明專利]一種三端口碳化硅基功率器件界面態測試方法

有效

• 申請號: 201711326839.4
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN108318796B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 孫偉鋒;方炅;魏家行;徐志遠;李智超;劉斯揚;陸生禮;時龍興
• 申請（專利權）人: 東南大學;東南大學—無錫集成電路技術研究所
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種三端口碳化硅基功率器件界面態測試方法，它包括以下測試步驟：

a)測試系統搭建：功率器件的源極(1)外接反偏電壓源，電壓源的正極連接功率器件的漏極(8)，電壓源的負極連接功率器件的源極(1)，使P型基區(3)與結型場效應區(6)的PN結反偏，漏極(8)作為測試電流引出端口外接電流表并所述電流表串接于由漏極(8)、電壓源及源極(1)組成的回路中，柵極(4)外接脈沖電壓；

b)進行測試操作：在柵極(4)上加柵脈沖電壓，所述脈沖電壓的頻率和幅值固定而基壓V₀變化，或所述脈沖電壓的頻率和基壓V₀固定而幅值V_p變化，使柵氧層(5)下方的結型場效應區(6)在積累和反型兩種狀態之間切換，當結型場效應區(6)處于反型狀態時，結型場效應區(6)兩側的P型基區(3)中的空穴在柵極(4)和源極(1)偏壓的作用下注入到結型場效應區(6)，部分空穴被結型場效應區(6)與柵氧層(5)界面處的界面態捕獲，當結型場效應區(6)切換到積累狀態時，結型場效應區(6)中的可動空穴返回P型基區(3)，而陷落在界面態中的空穴將與來自N型襯底(7)的電子復合產生復合電流，在柵脈沖電壓作用下，由電流表測得漏極電流I_d并得到漏極電流I_d隨基壓V₀變化的I_d-V₀曲線或漏極電流I_d隨脈沖幅值V_p變化的I_d-V_p曲線；

c)根據所測得的電流電壓曲線通過計算即可得到三端口碳化硅基功率器件界面態沿結型場效應區(6)上方界面分布的平均值；

d)對器件進行應力加載，應力加載后的器件重復步驟a)和b)，測得另一條I_d-V₀曲線或I_d-V_p曲線，將應力前后兩條測試曲線進行對比即可得到器件在應力作用下結型場效應區(6)與溝道區(9)上方界面的退化情況。

2.如權利要求1所述的三端口碳化硅基功率器件界面態測試方法，其特征在于，器件為三端口碳化硅基功率器件，三端口分別為漏極(8)、源極(1)和柵極(4)外接端口。

3.如權利要求1所述的三端口碳化硅基功率器件界面態測試方法，其特征在于，當柵極(4)所加柵脈沖電壓的頻率和幅值固定而基壓V₀變化時，基壓V₀變化范圍為從V_fb1-a(V)到V_th2-V_p(V)，當柵極(4)所加脈沖電壓的頻率和基壓V₀固定而幅值V_p變化時，幅值V_p變化范圍為從0到V_th2-V₀，其中V_fb1為結型場效應區(6)平帶電壓最小值，a為任意大于0的常數，V_th2為溝道區(9)閾值電壓最小值。

4.如權利要求1所述的三端口碳化硅基功率器件界面態測試方法，其特征在于，柵脈沖電壓的頻率在100Hz～1000MHz范圍內。

5.如權利要求1所述的三端口碳化硅基功率器件界面態測試方法，其特征在于，當柵極(4)所加柵脈沖電壓的頻率和幅值固定而基壓V₀變化時，柵脈沖電壓的幅值V_p大于結型場效應區(6)的閾值電壓V_th和平帶電壓V_fb之差，當柵極(4)所加脈沖電壓的頻率和基壓V₀固定而幅值V_p變化時，基壓V₀小于結型場效應區(6)平帶電壓最小值V_fb1。

6.如權利要求1所述的三端口碳化硅基功率器件界面態測試方法，其特征在于，所加的應力為短路開關應力、非鉗位電感開關應力、高溫柵偏置應力、開態大電流沖擊應力、熱載流子注入應力或任何可以對器件柵氧層造成損傷的應力。