SiC和Si各自具有不同的物理特性和性能，因此在質(zhì)量保證方面需要采取不同的策略。Si器件基于成熟技術(shù)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的品質(zhì)，而SiC則需要更嚴(yán)格的品質(zhì)控制和可靠性測(cè)試，以充分發(fā)揮其作為高性能器件的特性。

近年來(lái)，SiC（碳化硅）功率半導(dǎo)體因其在電力電子系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高性能和高效率的潛力而受到了廣泛關(guān)注。與Si相比，SiC的優(yōu)點(diǎn)是單極性器件結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物理性能，功率模塊的損耗可以大大降低。表1比較了Si和SiC的材料性能。由于SiC材料的寬帶隙，它具有高擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度，且適用于高溫工作。此外，它的導(dǎo)熱系數(shù)比Si高，散熱性能更好。

表1：Si材料與SiC材料的物理特性比較

如表1所示，雖然SiC在性能上優(yōu)于Si，但它也存在Si所沒(méi)有的晶體缺陷和柵氧化膜可靠性等問(wèn)題。圖1顯示了SiC和Si各自的故障率隨時(shí)間變化曲線（浴盆曲線）。由于SiC晶圓具有較多的晶體缺陷和較高的內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度，因此，與Si相比，SiC在早期失效階段的失效率不可避免地呈現(xiàn)較高的趨勢(shì)。

圖1：Si和SiC的故障率隨時(shí)間變化曲線

為了確保SiC達(dá)到與Si同等的質(zhì)量和可靠性水平，我們通過(guò)獨(dú)特的老化（Burn-in）測(cè)試來(lái)提升其品質(zhì)。該老化測(cè)試主要關(guān)注柵氧化膜的質(zhì)量及SiC基板的質(zhì)量。柵氧化膜引起的失效模式包括氧化膜形成異常導(dǎo)致的柵極漏電流異常，以及氧化膜界面載流子陷阱引起的柵極閾值電壓（VGS(th)）波動(dòng)等，因此確保柵氧化膜質(zhì)量被認(rèn)為是最重要的課題。本公司針對(duì)本課題，根據(jù)大量積累的數(shù)據(jù)，如柵氧化膜壽命的電壓加速特性、故障和特性變化的檢測(cè)技術(shù)等，以及高級(jí)概率統(tǒng)計(jì)分布計(jì)算結(jié)果，優(yōu)化了老化測(cè)試條件，由此確保我司SiC功率半導(dǎo)體可達(dá)到令客戶安心使用的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。圖2展示了實(shí)施老化測(cè)試后的Si與SiC故障率隨時(shí)間變化的對(duì)比圖。老化測(cè)試后，品質(zhì)達(dá)到與Si相當(dāng)?shù)乃健Ｒ虼?，我司SiC功率器件已率先在全球范圍內(nèi)應(yīng)用于對(duì)品質(zhì)要求嚴(yán)苛的軌道交通車輛主變流器裝置，并具有良好的市場(chǎng)表現(xiàn)。

圖2：Si和SiC的故障率隨時(shí)間變化曲線（加速老化試驗(yàn)后）

正文完

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三菱電機(jī)創(chuàng)立于1921年，是全球知名的綜合性企業(yè)。截止2025年3月31日的財(cái)年，集團(tuán)營(yíng)收55217億日元（約合美元368億）。作為一家技術(shù)主導(dǎo)型企業(yè)，三菱電機(jī)擁有多項(xiàng)專利技術(shù)，并憑借強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力和良好的企業(yè)信譽(yù)在全球的電力設(shè)備、通信設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化、電子元器件、家電等市場(chǎng)占據(jù)重要地位。尤其在電子元器件市場(chǎng)，三菱電機(jī)從事開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)半導(dǎo)體已有69年。其半導(dǎo)體產(chǎn)品更是在變頻家電、軌道牽引、工業(yè)與新能源、電動(dòng)汽車、模擬/數(shù)字通訊以及有線/無(wú)線通訊等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。