3.3 kV SiC器件两种关断设计中dV/dt与HTRB特性的对比评估

《IEEE Transactions on Electron Devices》：Comparative Evaluation of dV/dt and HTRB Behavior of Two Termination Designs for SiC 3.3 kV Devices

　　本工作对3.3 kV级碳化硅（SiC）PiN二极管的两种成熟结终端扩展（JTE）方案进行了实验性对比研究，即双区（DZ）JTE和环辅助（RA）JTE。两种终端方案采用相同的外延结构、工艺流程和封装方式进行制造，从而能够直接比较击穿电压（BV）、注入剂量窗口、开关鲁棒性以及高温反向偏置（HTRB）特性。两种设计均在JTE中集成了边缘环（ER）以拓宽注入剂量窗口，并采用再生长层以减轻电荷变化。JTE注入剂量经过优化以实现接近100%的BV效率，在厚度为30 μm、掺杂浓度为3×101? cm?3的外延漂移层上，两种设计的击穿电压均约为4.2 kV。开关鲁棒性通过dV/dt应力测试进行评估。DZ结构在250 V/ns时失效，表明其耐压能力有限，而RA设计在3.5 kV供电电压下展现出超过我们测试上限400 V/ns的dV/dt鲁棒性。通过在额定电压的80%（2.64 kV）和175°C条件下进行200小时的HTRB测试，评估了两种JTE结构对HTRB引起的电荷积累的比较响应。与DZ-JTE相比，RA-JTE表现出更小的击穿电压漂移以及对界面电荷积累的更高耐受性。总体而言，实验对比表明，RA-JTE具有更宽的注入剂量窗口、更高的dV/dt鲁棒性，以及在所测试HTRB条件下更强的稳健性。