本技術(shù)涉及碳化硅器件，具體而言，涉及一種碳化硅器件的雙極退化測試方法、碳化硅器件和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、碳化硅（碳化硅）材料由于其禁帶寬度寬、臨界擊穿電場強(qiáng)度大、高電子飽和漂移速度和高熱導(dǎo)率等更加優(yōu)異的特性，在高溫、高頻、大功率領(lǐng)域得到廣泛研究和應(yīng)用。然而，碳化硅襯底和外延材料中存在著基底面位錯（bpd），在碳化硅雙極型器件運(yùn)行過程中，電子和空穴因復(fù)合所釋放能量導(dǎo)致堆垛層錯在bpd處發(fā)生蔓延。堆垛層錯蔓延區(qū)域會降低載流子壽命且無法傳導(dǎo)電流，這種現(xiàn)象稱之為雙極退化。例如，碳化硅二極管在正向工作條件下發(fā)生雙極退化會使其導(dǎo)通壓降變大，增大功率損耗，影響器件的電熱特性和可靠性。又如，碳化硅金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(碳化硅?mosfet)體二極管在器件處于續(xù)流工作條件時，體二極管雙極退化會使體二極管導(dǎo)通壓降變大，影響在續(xù)流電路中的應(yīng)用，同時也會導(dǎo)致碳化硅?mosfet器件的正向?qū)▔航岛蛯?dǎo)通電阻變大，嚴(yán)重影響器件的正向特性和可靠性。

2、受碳化硅外延片制造工藝的限制，無法完全避免基晶面位錯的產(chǎn)生。不同制造商碳化硅外延片產(chǎn)生基晶面位錯存的情況存在很大差異，同一制造商不同批次產(chǎn)品基晶面位錯缺陷的密度也略有不同。因此，制造商和用戶需要對碳化硅器件的雙極退化進(jìn)行評估。

3、目前，碳化硅器件的雙極退化測試僅考慮了實(shí)驗(yàn)過程中施加的直流電流應(yīng)力，難以考核實(shí)際應(yīng)用中高頻脈沖電流條件下中雙極退化可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的主要目的在于提供一種碳化硅器件的雙極退化測試方法、碳化硅器件和系統(tǒng)，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中碳化硅器件的雙極退化測試僅考慮了實(shí)驗(yàn)過程中施加的直流電流應(yīng)力，難以考核實(shí)際應(yīng)用中高頻脈沖電流條件下中雙極退化可靠性的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本技術(shù)的一個方面，提供了一種碳化硅器件的雙極退化測試方法，該方法包括：

3、對目標(biāo)碳化硅器件施加不同大小的脈沖電流，直至所述目標(biāo)碳化硅器件的溫度達(dá)到目標(biāo)最高耐受結(jié)溫，確定對應(yīng)施加的所述脈沖電流為最大脈沖電流，其中，首次對所述目標(biāo)碳化硅器件施加的初始脈沖電流為與所述目標(biāo)碳化硅器件的規(guī)格對應(yīng)的預(yù)設(shè)脈沖電流；

4、獲取第二通流時間，所述第二通流時間為所述目標(biāo)碳化硅器件在施加所述最大脈沖電流時的通流時間；

5、采用所述第二通流時間和所述最大脈沖電流對所述目標(biāo)碳化硅器件進(jìn)行雙極退化測試之后，對所述目標(biāo)碳化硅器件進(jìn)行靜置，并在靜置所述目標(biāo)碳化硅器件預(yù)設(shè)時長之后，獲取所述目標(biāo)碳化硅器件在當(dāng)前的靜態(tài)特性指標(biāo)，得到第一靜態(tài)特性指標(biāo)，并根據(jù)所述第一靜態(tài)特性指標(biāo)的大小確定所述目標(biāo)碳化硅器件是否失效，所述第一靜態(tài)特性指標(biāo)包括閾值電壓、導(dǎo)通電阻、導(dǎo)通壓降、漏源極漏電流、柵源極漏電流、體二極管壓降、最大耐壓、熱阻。

6、可選地，根據(jù)所述初始脈沖電流、目標(biāo)脈沖電流和第一通流時間，確定第二通流時間，包括：

7、根據(jù)所述初始脈沖電流以及目標(biāo)脈沖電流，確定雙極退化脈沖電流加速因子，所述雙極退化脈沖電流加速因子為中間常數(shù)；

8、根據(jù)所述雙極退化脈沖電流加速因子和第一通流時間，確定所述第二通流時間，第一通流時間為所述目標(biāo)碳化硅器件在施加所述初始脈沖電流時的通流時間。

9、可選地，根據(jù)所述初始脈沖電流以及目標(biāo)脈沖電流，確定雙極退化脈沖電流加速因子，包括：

10、根據(jù)iaf=exp[β×（istress－inormal）]，確定所述雙極退化脈沖電流加速因子，其中，iaf為所述雙極退化脈沖電流加速因子，β為脈沖電流的加速率常數(shù)，istress為目標(biāo)脈沖電流，inormal為所述初始脈沖電流。

11、可選地，在根據(jù)所述初始脈沖電流以及目標(biāo)脈沖電流，確定雙極退化脈沖電流加速因子之前，所述方法還包括：

12、確定所述脈沖電流的加速率常數(shù)為與所述目標(biāo)碳化硅器件的規(guī)格對應(yīng)的預(yù)設(shè)加速率常數(shù)。

13、可選地，根據(jù)所述雙極退化脈沖電流加速因子和所述第一通流時間，確定所述第二通流時間，包括：

14、根據(jù)tstress=tnormal/iaf，確定所述第二通流時間，其中，tstress為所述第二通流時間，tnormal為所述第一通流時間，iaf為所述雙極退化脈沖電流加速因子。

15、可選地，根據(jù)所述第一靜態(tài)特性指標(biāo)的大小確定所述目標(biāo)碳化硅器件是否失效，包括：

16、在所述第一靜態(tài)特性指標(biāo)中的導(dǎo)通電阻、導(dǎo)通壓降、體二極管壓降、最大耐壓中的任意一個的變化率的絕對值大于或者等于第一預(yù)設(shè)百分比，和/或，所述第一靜態(tài)特性指標(biāo)中的閾值電壓、漏源極漏電流、柵源極漏電流、熱阻中的任意一個的變化率的絕對值大于或者等于第二預(yù)設(shè)百分比的情況下，確定所述目標(biāo)碳化硅器件失效，所述第二預(yù)設(shè)百分比大于所述第一預(yù)設(shè)百分比；

17、在所述第一靜態(tài)特性指標(biāo)中的所述導(dǎo)通電阻、所述導(dǎo)通壓降、所述體二極管壓降、所述最大耐壓的變化率的絕對值均小于所述第一預(yù)設(shè)百分比，且所述第一靜態(tài)特性指標(biāo)中的所述閾值電壓、所述漏源極漏電流、所述柵源極漏電流、所述熱阻的變化率的絕對值均小于所述第二預(yù)設(shè)百分比的情況下，確定所述目標(biāo)碳化硅器件有效。

18、可選地，對目標(biāo)碳化硅器件施加不同大小的脈沖電流，直至所述目標(biāo)碳化硅器件的溫度達(dá)到目標(biāo)最高耐受結(jié)溫，以確定最大脈沖電流，包括：

19、以ramp的方式不斷增大所述脈沖電流，對目標(biāo)碳化硅器件施加不同大小的脈沖電流，直至所述目標(biāo)碳化硅器件的溫度達(dá)到所述目標(biāo)最高耐受結(jié)溫，以確定所述最大脈沖電流。

20、可選地，對目標(biāo)碳化硅器件施加不同大小的脈沖電流，直至所述目標(biāo)碳化硅器件的溫度達(dá)到目標(biāo)最高耐受結(jié)溫，以確定最大脈沖電流，包括：

21、以預(yù)設(shè)步長不斷增大所述脈沖電流，對目標(biāo)碳化硅器件施加不同大小的脈沖電流，直至所述目標(biāo)碳化硅器件的溫度達(dá)到所述目標(biāo)最高耐受結(jié)溫，以確定所述最大脈沖電流。

22、可選地，在對目標(biāo)碳化硅器件施加不同大小的脈沖電流，直至所述目標(biāo)碳化硅器件的溫度達(dá)到目標(biāo)最高耐受結(jié)溫，以確定最大脈沖電流之前，所述方法還包括：

23、對各碳化硅器件進(jìn)行靜態(tài)測試，得到第二靜態(tài)特性指標(biāo)，所述第二靜態(tài)特性指標(biāo)包括閾值電壓、導(dǎo)通電阻、導(dǎo)通壓降、漏源極漏電流、柵源極漏電流、體二極管壓降、最大耐壓、熱阻；

24、在所述碳化硅器件的所述第二靜態(tài)特性指標(biāo)中的所有參數(shù)均處于對應(yīng)的預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的情況下，確定所述碳化硅器件為目標(biāo)碳化硅器件；

25、在所述碳化硅器件的所述第二靜態(tài)特性指標(biāo)中的至少一個參數(shù)未處于對應(yīng)的預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的情況下，確定所述碳化硅器件為非目標(biāo)碳化硅器件。

26、可選地，在對目標(biāo)碳化硅器件施加不同大小的脈沖電流，直至所述目標(biāo)碳化硅器件的溫度達(dá)到目標(biāo)最高耐受結(jié)溫，以確定最大脈沖電流的過程中，所述方法還包括：

27、采用調(diào)節(jié)電流脈寬和電流占空比的方式，以調(diào)節(jié)所述脈沖電流。

28、可選地，在對目標(biāo)碳化硅器件施加不同大小的脈沖電流，直至所述目標(biāo)碳化硅器件的溫度達(dá)到目標(biāo)最高耐受結(jié)溫，以確定最大脈沖電流的過程中，所述方法還包括：

29、根據(jù)溫度正向?qū)妷河成潢P(guān)系和所述目標(biāo)碳化硅器件在當(dāng)前時刻的正向?qū)妷?，確定所述目標(biāo)碳化硅器件在當(dāng)前時刻的溫度，所述溫度正向?qū)妷河成潢P(guān)系為所述目標(biāo)碳化硅器件的溫度與正向?qū)妷旱挠成潢P(guān)系。

30、可選地，在對目標(biāo)碳化硅器件施加不同大小的脈沖電流，直至所述目標(biāo)碳化硅器件的溫度達(dá)到目標(biāo)最高耐受結(jié)溫，以確定最大脈沖電流的過程中，所述方法還包括：

31、在所述目標(biāo)碳化硅器件為mos管的情況下，根據(jù)溫度體二極管壓降映射關(guān)系和所述目標(biāo)碳化硅器件在當(dāng)前時刻的體二極管壓降，確定所述目標(biāo)碳化硅器件在當(dāng)前時刻的溫度，所述溫度體二極管壓降映射關(guān)系為所述目標(biāo)碳化硅器件的溫度與體二極管壓降的映射關(guān)系。

32、根據(jù)本技術(shù)的另一方面，提供了一種碳化硅器件，采用任意一種所述的碳化硅器件的雙極退化測試方法對碳化硅器件進(jìn)行測試。

33、根據(jù)本技術(shù)的另一方面，提供了一種碳化硅器件的雙極退化測試系統(tǒng)，碳化硅器件的雙極退化測試系統(tǒng)包括：

34、碳化硅器件，采用任意一種所述的碳化硅器件的雙極退化測試方法對所述碳化硅器件進(jìn)行測試；

35、電源設(shè)備，與所述碳化硅器件電連接，所述電源設(shè)備用于輸出不同的脈沖電流；

36、檢測設(shè)備，與所述碳化硅器件電連接，所述檢測設(shè)備用于實(shí)時測試采集電流和電壓。

37、可選地，所述碳化硅器件的雙極退化測試系統(tǒng)還包括：

38、冷卻設(shè)備，用于采用熱熔鹽儲熱技術(shù)吸收所述碳化硅器件在通流過程中產(chǎn)生的熱量，以確保所述碳化硅器件通流過程中保持恒定結(jié)溫，所述冷卻設(shè)備存儲的熱量用于所述碳化硅器件的升溫。

39、應(yīng)用本技術(shù)的技術(shù)方案，通過首次對所述目標(biāo)碳化硅器件施加的初始脈沖電流為與所述目標(biāo)碳化硅器件的規(guī)格對應(yīng)的預(yù)設(shè)脈沖電流，從而使得首次對所述目標(biāo)碳化硅器件施加的初始脈沖電流更加符合實(shí)際工況，對目標(biāo)碳化硅器件施加不同大小的脈沖電流，直至所述目標(biāo)碳化硅器件的溫度達(dá)到目標(biāo)最高耐受結(jié)溫，確定對應(yīng)施加的所述脈沖電流為最大脈沖電流，從而得以更為精確地確定最大脈沖電流；根據(jù)所述初始脈沖電流、目標(biāo)脈沖電流和所述目標(biāo)碳化硅器件在施加所述初始脈沖電流時的通流時間，來確定目標(biāo)碳化硅器件在施加所述最大脈沖電流時的通流時間，從而便于后續(xù)基于第二通流時間和最大脈沖電流對所述目標(biāo)碳化硅器件進(jìn)行雙極退化；采用所述第二通流時間和所述最大脈沖電流對所述目標(biāo)碳化硅器件進(jìn)行雙極退化測試，并在測試后進(jìn)行靜置，靜置后根據(jù)所述第一靜態(tài)特性指標(biāo)的大小確定所述目標(biāo)碳化硅器件是否失效，從而相比現(xiàn)有方案對目標(biāo)碳化硅器件是否失效的判定更為精確，考慮了實(shí)際應(yīng)用中高頻脈沖電流條件下中雙極退化可靠性，進(jìn)而解決了現(xiàn)有技術(shù)中碳化硅器件的雙極退化測試僅考慮了實(shí)驗(yàn)過程中施加的直流電流應(yīng)力，難以考核實(shí)際應(yīng)用中高頻脈沖電流條件下中雙極退化可靠性的問題。