[實用新型]提高測試效率的半導體器件功率循環測試電路

有效

• 申請號: 202220324417.3
• 申請日: 2022-02-17
• 公開（公告）號: CN217085176U
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 廉星杰;李文江;張文亮
• 申請（專利權）人: 山東閱芯電子科技有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 韓鳳

本實用新型涉及一種提高測試效率的半導體器件功率循環測試電路。其包括功率循環測試電路本體；還包括若干與待測半導體器件樣品適配連接的器件樣品切換開關電路以及用于檢測所述待測半導體器件樣品測試狀態的器件樣品測試狀態檢測電路；任一器件樣品測試狀態檢測電路檢測到所適配連接的待測半導體器件樣品處于失效斷路狀態時，測試控制電路控制與當前處于失效斷路狀態適配連接的器件樣品切換開關電路處于閉合狀態，以通過處于閉合狀態的器件樣品切換開關電路使得所適配連接的待測半導體器件樣品在功率循環測試電路本體內處于短路狀態。本實用新型能保證功率循環測試的連續性，提高測試的效率與可靠性，降低測試成本。

技術領域

本實用新型涉及一種測試電路，尤其是一種提高測試效率的半導體器件功率循環測試電路。

背景技術

如圖1所示，為現有功率半導體器件常用的功率循環測試原理示意圖，其中，DUT₁、DUT₂、DUT_n為待測半導體器件樣品，對待測半導體器件樣品，圖中以IGBT器件為例，對于MOSFET、晶閘管、二極管、BJT、JFET、HEMT等各類半導體器件也均適用，I_H為加熱電流源，I_m為結溫測量電流源，S₁為控制加熱電流源通斷的開關，V_G1、V_G2、V_Gn為樣品柵極驅動電壓源(對于二極管類器件無需柵極驅動電壓源)。

試驗時，首先令樣品柵極驅動電壓源輸出高電壓，以令相應的待測半導體器件樣品導通；在待測半導體器件樣品導通后，令開關S₁導通，加熱電流源I_H的加熱電流流過所有的待測半導體器件樣品，待測半導體器件樣品上自身損耗產生的熱量使得待測半導體器件樣品自身結溫升高。經過一段時間后，再令開關S₁關斷，加熱電流源I_H停止輸出加熱電流，待測半導體器件樣品停止發熱。此時，結溫測量電流源I_m輸出的低結溫測量電流則仍然會流過待測半導體器件樣品，待測半導體器件樣品內部的PN結被用做溫度傳感器。結溫測量電流源I_m輸出的低結溫測量電流流過待測半導體器件樣品產生的結電壓是溫度敏感參數，根據PN結的物理特性得到待測半導體器件樣品在開關S₁關斷期間的結溫變化。開關S₁剛關斷時結溫最高，記為T_vj,max；開關S₁在下一次導通時結溫最低，記為T_vj,min。結溫變化幅度記為ΔT_vj(＝T_vj,max-T_vj,min)。

功率循環測試時，標準半導體器件主要以鍵合線退化和焊料層疲勞作為主要失效機理。在t_cycle10s時，通常以鍵合線退化作為主要失效機理，當V_CE/V_DS增加5％或者ΔT_vj增加20％，代表著鍵合線已經嚴重老化，這種測試模式稱為秒級功率循環測試。t_cycle處在0.5min～5min時，通常以焊料疲勞作為主要失效機理，當R_thjh或ΔT_vj增加20％代表著焊接層已經出現嚴重開裂，這種測試模式稱為分鐘級功率循環測試。

由圖1以及上述說明可知，功率循環測試時，待測半導體器件樣品受到串聯電氣連接的影響，當串聯的某一待測半導體器件樣品出現失效時，電氣回路出現斷路，導致電流也無法再通過未失效的待測半導體器件樣品而導致整個功率循環測試中止，測試人員必須手動將失效器件拆除并恢復電氣連接后才能繼續進行測試。

由于功率循環測試屬于壽命測試，測試周期長，待測半導體器件樣品的失效時間有一定的不確定性。在測試過程，需要操作人員定期去檢查是否因待測半導體器件樣品的失效而導致測試中斷，并及時將失效待測半導體器件樣品短路以恢復測試。