[發(fā)明專利]基于動(dòng)態(tài)的HDRB及HDGB測試方法和裝置

在審

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• 申請日: 2022-07-29
• 公開（公告）號(hào): CN115291070A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柴俊標(biāo);賀庭玉;葉向宏
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州中安電子有限公司
• 主分類號(hào): G01R31/26
• 分類號(hào): G01R31/26
• 代理公司: 杭州浙言專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33370
• 代理人: 胡勇康

本發(fā)明涉及MOSFET器件的可靠性測試技術(shù)，尤其涉及了基于動(dòng)態(tài)的HDRB及HDGB測試方法和裝置，用于MOSFET實(shí)驗(yàn)過程中，其熱平臺(tái)功能模塊用于對測試模塊DUT進(jìn)行加熱；VGS高速脈沖電源用于提供測試模塊DUT的動(dòng)態(tài)柵偏試驗(yàn)的偏置電壓以及動(dòng)態(tài)反偏及動(dòng)態(tài)柵偏時(shí)提供反向截止電壓；VDS高速脈沖電源用于提供測試模塊DUT的動(dòng)態(tài)反偏及動(dòng)態(tài)柵偏試驗(yàn)的DS偏置電壓；閾值測試模塊用于提供測試模塊DUT的閾值測試電壓。通過本發(fā)明設(shè)計(jì)的測試裝置能夠在線進(jìn)行動(dòng)態(tài)的HDRB及HDGB測試，為國內(nèi)三代半導(dǎo)體器件的發(fā)展過程中的可靠性試驗(yàn)提供有力保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及MOSFET器件的可靠性測試技術(shù)，尤其涉及了用于MOSFET器件動(dòng)態(tài)反偏及動(dòng)態(tài)柵偏實(shí)驗(yàn)中，基于動(dòng)態(tài)的HDRB及HDGB測試方法和裝置。

背景技術(shù)

為了提高半導(dǎo)體元器件的可靠性，一般需要進(jìn)行多種可靠性試驗(yàn)。其中HTRB（High-temperature reverse bias，高溫反偏）和HTGB（High-temperature gate bias，高溫柵偏）為最常見的兩種試驗(yàn)方式，可以提前發(fā)現(xiàn)芯片生產(chǎn)制造過程中存在的缺陷而引起芯片的失效。

隨著新型三代半導(dǎo)體的出現(xiàn)如SiC（碳化硅），GaN（氮化鎵）材料MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）的發(fā)展，對其的可靠性試驗(yàn)提出了新的試驗(yàn)方式，要求在常溫或則高溫環(huán)境下對MOSFET施加動(dòng)態(tài)反向偏置電壓試驗(yàn)DRB（Dynamic reverse bias，動(dòng)態(tài)反偏）和DGB（Dynamic gate stress，動(dòng)態(tài)柵偏），模擬半導(dǎo)體器件使用中的實(shí)際條件，從而快速發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體器件的缺陷。

在現(xiàn)有技術(shù)中，SiC材料的MOSFET其閾值電壓會(huì)隨著柵極動(dòng)態(tài)電壓施加而產(chǎn)生偏移，其不能進(jìn)行在線測試，一般測試過程中會(huì)將器件取出進(jìn)行測試。

如現(xiàn)有技術(shù)，電子與封裝第17卷，第10期Vol. 17，No. 10的文章“高壓IGBT 芯片高溫測試溫度的閾值電壓標(biāo)定”，其通過直流HTRB測試結(jié)溫，不能很好地進(jìn)行動(dòng)態(tài)反偏及動(dòng)態(tài)柵偏測試。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的測試采用高溫環(huán)境下施加直流的方式進(jìn)行穩(wěn)態(tài)反向偏置電壓的方式測試，其無法適用于動(dòng)態(tài)反偏及動(dòng)態(tài)柵偏的測試過程中，無法滿足HHDRB（High-temperature Dynamic reverse bias，高溫動(dòng)態(tài)反偏及動(dòng)態(tài)柵偏）及HHDGB（High-temperature Dynamic gate stress，高溫動(dòng)態(tài)柵偏）試驗(yàn)的問題，提供了基于動(dòng)態(tài)的HDRB及HDGB測試方法和裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決：

基于動(dòng)態(tài)的HDRB及HDGB測試裝置，用于MOSFET器件動(dòng)態(tài)反偏及動(dòng)態(tài)柵偏實(shí)驗(yàn)中，其包括VGS高速脈沖電源、閾值測試模塊、VDS（Voltage between grid and source，柵極和源極間電壓）高速脈沖電源和熱平臺(tái)功能模塊；熱平臺(tái)功能模塊用于對測試器件MOSFET進(jìn)行加熱；VGS（Voltage between drain and source，漏極和源極間電壓）高速脈沖電源用于提供測試器件MOSFET的動(dòng)態(tài)柵偏試驗(yàn)的偏置電壓以及動(dòng)態(tài)反偏時(shí)提供反向截止電壓；VDS高速脈沖電源用于提供測試器件MOSFET的動(dòng)態(tài)反偏試驗(yàn)的DS偏置電壓；閾值測試模塊用于提供測試器件MOSFET的閾值測試電壓。

作為優(yōu)選，還包括第一切換模塊和第二切換模塊；第一切換模塊和第二切換模塊均為功能切換繼電器。

作為優(yōu)選，熱平臺(tái)功能模塊通過PID（Proportional Integral Derivative）控制確定測試器件MOSFET的結(jié)溫。