- 전력반도체 불량 조기 확인

[디지털데일리 김도현 기자] 반도체 및 전자부품 신뢰성 분석업체 큐알티가 새로운 서비스를 제공한다. 전력반도체 게이트 옥사이드(절연막) 불량을 조기에 확인할 수 있는 기술이다.

20일 큐알티는 시간종속 절연항복 특성(TDDB) 수명평가 서비스를 출시했다고 밝혔다.

TDDB 수명평가 서비스는 국제반도체표준협의기구(JEDEC)에서 제정한 절연막 신뢰성 평가 표준인 ‘JESD92’에 맞춰 설계됐다. JESD92는 주로 초박형 게이트 산화물 마모 또는 TDDB 가속도 매개변수를 추정하기 위해 규정됐다.

전류 방향과 전력 변환을 제어하는 데 핵심적인 역할을 하는 전력반도체는 전기차, 전자제품, 5세대(5G) 통신망 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 실리콘 카바이드(SiC)의 경우 일반 실리콘 대비 10배 이상 고전압에 견디고, 열전도도 3배 이상 높아 차세대 전장 부품 및 항공·우주 소재로 각광받는다. 전기차 분야에서는 배터리와 전기모터를 연결하는 고성능 인버터 내 필수 부품으로 활용되기도 한다.

다만 SiC는 절연막 형성 시 순수 실리콘과 달리 카본 클러스터에 의해 계면 포획 특성이 좋지 않고 내부 결정이 복잡해 결함을 찾기 어렵다. 제조 과정에서 결정 결함이 발생하면 절연막에 전자가 형성돼 누설전류 증가와 전력손실을 유발할 수도 있다.

큐알티는 TDDB 수명평가 서비스를 통해 일정 수준 이상 고압과 고온 환경에서 전력반도체가 견딜 수 있는지 확인하기 위해 50볼트(V) 전압과 120도 이상 열 조건이 충족된 가속화된 시험환경을 구축했다. 한 번에 36개 전력반도체를 동시에 테스트 가능하며 누설 전류를 실시간으로 파악해 일정 수준을 초과하면 불량 판단한다.

불량 발생 시 신속하게 원인을 분석하고 성능을 개선할 수 있도록 불량 위치를 판별하는 종합분석 서비스도 연계했다. 해당 서비스를 통해 신뢰성 테스트가 가능한 전력반도체는 현재 SiC부터 모스펫(MOSFET), 절연게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)까지 다양하다.

김기석 큐알티 기술연구소장은 “친환경 정책으로 전기차에 대한 수요가 늘어나면서 전력반도체에 대한 안전성 평가가 산업 핵심 이슈로 떠오르고 있다”며 “구동 과정에서 인버터 내 문제가 발생하지 않도록 신뢰성 테스트 기반 사전 예방이 필요하다”고 강조했다.