SiC MOSFET器件以其高壓、高頻、低損耗以及高溫等優越性能，顯著提高電力裝置的效率和功率密度，是高功率電子領域的有力競爭者。目前已有多家半導體公司相繼推出商用SiC MOSFET產品并得到廣泛應用，在電動汽車、光伏逆變等領域逐漸開始替代Si基電力電子器件。
9月13-14日，“2021中國（南京）功率與射頻半導體技術市場應用峰會（CASICON 2021）”在南京召開。本屆峰會由半導體產業網、第三代半導體產業主辦，并得到了南京大學、第三代半導體產業技術創新戰略聯盟的指導。
會上，電子科技大學教授鄧小川帶來了“極端應力下碳化硅功率MOSFET的動態可靠性研究”的主題報告，從SiC MOSFET器件的可靠性評估方法、短路特性、非鉗位感性負載開關(UIS)特性、浪涌電流特性等角度分享了最新研究進展。
報告指出，雖然國際上SiC MOSFET器件的發展已經取得了階段性進展，但SiC和Si材料和器件結構之間的明顯差異對SiC MOSFET器件極端應力下的動態可靠性提出了挑戰，已成為功率半導體器件領域的研究熱點之一，其中具有代表性的動態可靠性即為非鉗位感性負載開關（UIS，Unclamped Inductive Switching）特性、短路（SC，Short Circuit）特性和浪涌電流（Surge Current）特性。
報告針對SiC MOSFET器件面臨的極端應力下的動態魯棒性問題，調研和評估了現階段SiC MOSFET器件的失效模式和失效機理，包括單次可承受的最大應力以及多次重復應力后的器件參數退化程度，并且總結對比了目前已有研究中改善器件動態可靠性的結構和方案。同時，通過自主搭建的動態可靠性測試平臺研究了SiC MOSFET器件短路特性、UIS特性和浪涌電流特性，研究對象涵蓋了目前主流SiC MOSFET器件結構，包括平面柵結構（Planar Gate）、雙溝槽柵結構（Double Trench Gate）和非對稱溝槽柵（Asymmetric Trench Gate）結構，獲得不同結構在不同應力下的失效能力和失效模式。通過半導體數值分析工具，較系統探討了器件動態開關過程中的物理行為和失效機制，闡明了器件失效的內部物理機理和影響器件魯棒性的關鍵因素。基于以上研究，提出了快速預測器件短路耐量模型和改善器件短路特性的集成自調節JFET器件新結構，對SiC MOSFET器件的設計和工程應用起到了良好的指導作用。
報告指出，目前國際上SiC功率器件面臨的技術難度正在逐步降低，隨著大尺寸SiC晶圓的發展，價格最終不會成為制約的瓶頸；在混合電動汽車、電動汽車以及智能電網等節能減排行業的大力牽引下，SiC功率器件正在逐步邁向普及化；
SiC功率器件的靜態可靠性問題正在逐步解決；但是極端應力下的器件動態可靠性（失效模式、機理及其加固結構等）亟待深入研究。
嘉賓簡介
鄧小川，一直從事寬禁帶半導體SiC功率器件理論模型、新結構、器件制備與可靠性研究，主持和承擔了國家科技重大專項課題、國家自然科學基金重點/面上項目、國家重點研發計劃子課題、國家重點實驗室開放基金、國內外校企合作課題等20余項，在半導體功率器件領域頂級期刊IEEE Trans. Power Electronics、IEEE Electron Device Letter、IEEE Trans. Industrial Electronics、IEEE Trans. Electron Device以及本領域頂級會議ISPSD、ICSCRM等國際學術會議上發表論文80余篇；申請中國發明專利20余項，授權10余項，獲得北京市科技發明二等獎。
