[发明专利]一种SiC MOSFET器件低温稳定性的评价测试方法

摘要

本发明属于碳化硅半导体器件可靠性测试技术领域，一种SiC MOSFET器件低温稳定性的评价测试方法，包括以下步骤：(1)将经过ECR氮等离子体钝化处理的样品放入探针台，抽真空，降温，(2)对施加电场应力前的样品进行C‑V曲线测量，(3)对施加电场应力后的样品进行C‑V曲线测量，(4)计算施加电场应力前后C‑V曲线的漂移量，(5)评价ECR氮等离子体钝化工艺对器件稳定性的影响。本发明在低温(80～300K)测量时排除了可动电荷和固定电荷对SiC MOSTET器件稳定性的影响，可以探究钝化工艺对氧化层陷阱和界面陷阱单独的钝化效果，计算出样品的氧化层陷阱电荷数和界面陷阱电荷数，可用来评估SiC MOSFET器件的低温稳定性。

主权项

1.一种SiC MOSFET器件低温稳定性的评价测试方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、将经过ECR氮等离子体钝化处理的样品放入探针台，抽真空，降温，具体包括以下子步骤：(a)将氮气通入到探针台的腔室中，2～10分钟后打开腔室，放入经过ECR氮等离子体钝化处理的SiC MOSFET样品，然后关闭腔室，关闭氮气瓶；(b)打开机械泵抽真空，待抽到10‑4～10‑6Pa时，关闭腔室，关闭机械泵，采用液氮使腔室降至低温80～300K；步骤2、对施加电场应力前的样品进行C‑V曲线测量，在80～300K的低温测试温度范围内，每隔20～60K使用4200‑SCS半导体参数测试仪进行高频C‑V曲线测量，测得施加电场应力前的平带电压，半导体参数测试仪频率设置为1～7MHz，扫描电压设置为‑20V～20V；步骤3、对施加电场应力后的样品进行C‑V曲线测量，原位施加±1～10MV/cm的电场应力，时间控制在60～2000s，应力结束后立即再次测量C‑V曲线，测得施加电场应力后的平带电压；步骤4、计算施加电场应力前后C‑V曲线的漂移量，通过施加电场应力前后C‑V曲线的漂移量，计算出平带电压差ΔVfb，施加电场应力前后的平带电压是以平带电容Cfb为参考点加以确定，施加电场应力前后的平带电压值相减即为平带电压差ΔVfb，平带电容Cfb通过公式(1)进行描述，式中，Cs表示半导体电容，LD表示德拜长度，Cox表示氧化层电容，单位面积电容值F/m，ε0表示真空介电常数，εs表示碳化硅相对介电常数；通过施加电场应力前后C‑V曲线的漂移量，计算出中带电压差ΔVmg，施加电场应力前后的中带电压是以中带电容Cmg为参考点加以确定，施加电场应力前后的中带电压值相减即为中带电压差ΔVmg，中带电容Cmg通过公式(2)进行描述，式中，Cox表示氧化层电容，单位面积电容值F/m，ε0表示真空介电常数，εi表示二氧化硅相对介电常数，εs表示碳化硅相对介电常数，k表示玻尔兹曼常数，T表示开氏温度，Nd+表示有效掺杂浓度，ni表示本征载流子浓度，q表示电子电荷量，1.6×10‑19C；步骤5、评价ECR氮等离子体钝化工艺对器件稳定性的影响，通过计算得出不同钝化条件下的氧化层陷阱电荷数和界面陷阱电荷数，用来评价氮等离子体钝化工艺对器件稳定性的影响，氧化层陷阱电荷数ΔQot通过公式(3)进行描述，式中，A表示Al电极面积，界面陷阱电荷数ΔQit通过公式(4)进行描述，