针对商用SiC绝缘栅双极型晶体管(SiC IGBT)可靠性研究不足的现状,通过高温栅偏(HTGB)试验方法对器件施加正负栅偏及高温应力,研究了其退化机制及耐压能力变化。静态参数变化趋势显示,器件呈现阈值电压不稳定性,且负栅压对特性的影响较正栅压更为显著。进一步研究发现,负栅偏试验组中,经120 h HTGB试验后,空穴陷阱捕获能力趋于饱和,阈值电压V_(GE(TH))降至一定程度后趋于稳定,不再显著变化;正栅偏试验组中,阈值电压在特定时间段内出现微弱下降,推测为电子填充近界面氧化物陷阱、暴露更多正电荷所致。HTGB加速试验后,栅极氧化层退化导致器件耐压能力削弱。失效分析结果表明,退化器件的沟道区上方栅极氧化层较JFET区更易发生击穿,与沟道区和单晶硅外延区作为主要工作区域的特性相关。正栅偏时,电子堆积于SiC/SiO_(2)界面;负栅偏时,则引发空穴堆积现象。
