[發明專利]GaN功率器件動態應力老化試驗方法和系統

在審

• 申請號: 202210337482.4
• 申請日: 2022-04-01
• 公開（公告）號: CN114895166A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 賀致遠;陳媛;陳義強;劉昌;徐新兵;施宜軍;路國光;黃云
• 申請（專利權）人: 中國電子產品可靠性與環境試驗研究所（（工業和信息化部電子第五研究所）（中國賽寶實驗室））
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 潘宏洲

本申請涉及一種GaN功率器件動態應力老化試驗方法和系統，包括：獲取被測GaN功率器件對應的動態脈沖電壓應力數據與溫度應力數據；其中，動態脈沖電壓應力數據用于周期切換被測GaN功率器件的開關狀態；根據動態脈沖電壓應力數據與溫度應力數據得到試驗條件；根據試驗條件對被測GaN功率器件進行動態應力老化試驗，并采集被測GaN功率器件在應力過程中的電參數；根據電參數與預設失效閾值進行比較，得到試驗結果，通過施加更接近被測GaN功率器件實際工況的動態脈沖電壓應力，更為真實、嚴苛的反映GaN功率器件的可靠性，同時在應力施加過程中在線快速監測電參數的真實退化情況，避免了離線測試與器件快速恢復特性導致測不準的難題。

技術領域

本申請涉及半導體器件可靠性測試技術領域，特別是涉及一種GaN功率器件動態應力老化試驗方法和系統。

背景技術

隨著集成電路與半導體技術的發展，以GaN(氮化鎵)材料為代表的第三代半導體器件，憑借禁帶寬度大、擊穿電場高、電子遷移率高以及熱導率高等優越的材料性能，成為新一代戰略性電子產業的重要研究方向。目前，針對GaN功率器件的可靠性評估方面，普遍沿用傳統硅(Si)器件的測試標準，但經過測試這些標準在GaN功率器件的壽命、失效機理和應用評估等方面的作用并不清晰。

目前，針對GaN功率器件老化試驗均采用靜態電應力試驗，如高溫反偏、高溫柵偏試驗等，過程中實時記錄器件的漏電流、結溫等信息，并僅在試驗的開始、中間過程的節點和試驗結束后進行電參數的離線測試，但去除偏置應力后，電參數會隨著器件中束縛電荷的快速轉移而產生漂移現象，導致獲取的測試數據并不能反應真實工況，因而通過此測試數據來判定GaN功率器件是否失效也不準確。

發明內容

基于此，有必要針對傳統靜態電應力試驗以及離線電參數測試的方式無法準確判斷GaN功率器件的性能狀態的問題，提供一種GaN功率器件動態應力老化試驗方法和系統。

一種GaN功率器件動態應力老化試驗方法，所述的方法包括：

獲取被測GaN功率器件對應的動態脈沖電壓應力數據與溫度應力數據；其中，動態脈沖電壓應力數據用于周期切換所述被測GaN功率器件的開關狀態；

根據所述動態脈沖電壓應力數據與所述溫度應力數據得到試驗條件；

根據所述試驗條件對所述被測GaN功率器件進行動態應力老化試驗，并采集所述被測GaN功率器件在應力過程中的電參數；

根據所述電參數與預設失效閾值進行比較，得到試驗結果。

在其中一個實施例中，所述試驗條件包括應力施加周期、參數采集周期、試驗溫度、導通試驗電壓應力與阻斷試驗電壓應力，所述應力施加周期包括兩個以上的預設時間區間，各所述預設時間區間交替施加所述導通試驗電壓應力與所述阻斷試驗電壓應力；

其中，所述試驗溫度、所述導通試驗電壓應力、所述阻斷試驗電壓應力以及所述預設時間區間根據所述溫度應力數據以及所述動態脈沖電壓應力數據設置。

在其中一個實施例中，所述動態脈沖電壓應力數據包括柵極動態脈沖電壓應力數據與漏極動態脈沖電壓應力數據。

在其中一個實施例中，所述柵極動態脈沖電壓應力數據包括動態柵壓等級以及柵極開關頻率，所述漏極動態脈沖電壓應力數據包括漏極導通電壓應力、動態漏壓等級以及漏極開關頻率。

在其中一個實施例中，所述應力施加周期包括柵極應力施加周期與漏極應力施加周期，所述導通試驗電壓應力包括柵極導通試驗電壓應力與漏極導通試驗電壓應力，所述阻斷試驗電壓應力包括柵極阻斷試驗電壓應力與漏極阻斷試驗電壓應力；

所述柵極應力施加周期根據所述柵極開關頻率設置，所述柵極導通試驗電壓應力與所述柵極阻斷試驗電壓應力根據所述動態柵壓等級設置；