[發明專利]一種半導體器件反向擊穿電壓測試系統

有效

• 申請號: 201210513098.1
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN103048600A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 詹惠琴;姚明生;白雷;古天祥;李碩
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01R31/12
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

技術領域

本發明屬于器件測試技術領域，更為具體地講，涉及一種半導體器件反向擊穿電壓測試系統。

背景技術

半導體器件種類繁多、使用靈活、應用廣泛、成本低廉，相比其它集成電路具有特殊性，如：大功率、高反壓、高頻等，具備某些應用中的不可替代性。這些特點使半導體分立器件市場需求依然龐大，半導體分立器件產業依然穩步發展。半導體分立器件需求數量巨大，因此如何在大規模量產的同時保證半導體分立器件的特性參數達標就成為衡量各生產廠商生產實力和生產效益的一關鍵大問題。

測試是半導體分立器件生產不可缺少的環節，是保證產品質量的重要手段。高速、高精度、高通用性的半導體器件測試系統能完成半導體器件參數的自動化測試，對降低分立器件生產廠商生產成本，提高生產效率，增強市場競爭力具有重要意義。

反向擊穿電壓的測試是半導體器件測試不可或缺的一部分，其本身電壓高、電流小的特點使其成為測試的一個難點。如何在半導體器件測試系統中實現反向擊穿電壓的快速、高精度、可靠安全的測試是研究半導體器件測試的一個關鍵問題，對提高半導體器件測試效率具有重要意義。。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種半導體器件反向擊穿電壓測試系統，以實現快速、高精度測試半導體器件反向擊穿電壓。

為實現以上目的，本發明一種半導體器件反向擊穿電壓測試系統，其特征在于，包括：CPU、FPGA控制邏輯單元、高壓激勵源、測壓電路、測流電路、模數轉換電路以及電流監測電路；

CPU配置高壓激勵源的斜坡電壓輸出信號的參數—幅度范圍與斜率，FPGA控制邏輯單元產生指定幅度與斜率的斜坡電壓數字信號給高壓激勵源，高壓激勵源將斜坡電壓數字信號轉換為對應的斜坡電壓反向加載到半導體器件上；

測壓電路對反向加載到半導體器件上電壓進行測量，并送入模數轉換電路；

測流電路對半導體器件反向電流進行測試，并將其輸出到電流監測電路中與設定的電流監測閾值進行比較，如果大于設定的電流監測閾值，則輸出電流監測信號給FPGA控制邏輯單元啟動AD轉換：啟動模數轉換電路的AD轉換器，對測壓電路測得的電壓進行AD轉換，轉換后的數據讀入FPGA控制邏輯單元的A/D數據寄存器中，CPU讀取A/D數據寄存器中的數據，從而獲得半導體器件反向擊穿電壓，AD轉換結束時，FPGA控制邏輯單元斷開高壓激勵源的輸出。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明半導體器件反向擊穿電壓測試系統，通過FPGA控制邏輯單元產生逐步增加的斜坡電壓數字信號給高壓激勵源，輸出斜坡電壓反向加載到半導體器件上，然后，通過測流電路對半導體器件反向電流進行測試，如果大于設定的電流監測閾值，則輸出電流監測信號給FPGA控制邏輯單元啟動AD轉換，對測壓電路測得的電壓進行AD轉換，得到半導體器件反向擊穿電壓，同時斷開高壓激勵源的輸出。與傳統的靜態測試方法相比，不需要等待半導體器件兩端施加的反向電壓穩定（穩定時間在ms級），這樣不僅減少了測試的時間，減少了半導體器件損壞的風險，而且還會減小由于半導體器件溫度上升而影響到最終的測試結果，從而提高了測試效率和精度。

附圖說明

圖1是PN結伏安特性曲線圖；

圖2是現有技術反向擊穿電壓測試方法與本發明中測試方法流程對照圖；

圖3是現有技術反向擊穿電壓測試方法與本發明中測試方法的測試曲線對照圖；

圖4是本發明半導體器件反向擊穿電壓測試系統一種具體實施方式原理框圖；

圖5是圖4所示FPGA控制邏輯單元的原理框圖；

圖6是圖5所示狀態控制機的狀態轉換圖；

圖7是圖4所示高壓激勵源的電原理圖；

圖8是圖4所示測壓電路的電原理圖；

圖9是圖4所示測流電路的電原理圖；

圖10是圖4所示箝位電路的電原理圖；

圖11是反向擊穿電壓測試的一具體實施方式流程圖；

圖12是高壓激勵源斜坡電壓一具體波形圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行描述，以便本領域的技術人員更好地理解本發明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設計的詳細描述也許會淡化本發明的主要內容時，這些描述在這里將被忽略。

1、反向擊穿電壓測試原理