CN113092975B - 功率mos器件的源漏击穿电压测试方法 - Google Patents
功率mos器件的源漏击穿电压测试方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113092975B CN113092975B CN202110259657.XA CN202110259657A CN113092975B CN 113092975 B CN113092975 B CN 113092975B CN 202110259657 A CN202110259657 A CN 202110259657A CN 113092975 B CN113092975 B CN 113092975B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- test
- determining
- testing
- stress
- source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 171
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- TVZRAEYQIKYCPH-UHFFFAOYSA-N 3-(trimethylsilyl)propane-1-sulfonic acid Chemical compound C[Si](C)(C)CCCS(O)(=O)=O TVZRAEYQIKYCPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 16
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
- G01R31/2607—Circuits therefor
- G01R31/2637—Circuits therefor for testing other individual devices
- G01R31/2639—Circuits therefor for testing other individual devices for testing field-effect devices, e.g. of MOS-capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种功率MOS器件的源漏击穿电压测试方法，包含：步骤1，首先确定BV测试时的首尾测试项目的漏电流值I0及I0’，根据产品的BV特性曲线确定一个漏电流测试值It；步骤2，确定Stress测试的强度测试电流I stress；获得施加强度测试电流I stress时的测试总时间极值Tstress；步骤3，确定Stress测试的每一步测试时间Tstep；步骤4，确定Stress测试的重复测试次数n，即测试的步数。本发明在BVDSS@250uA的传统测试项目之前增加一套BVDSS强度(Stress)测试方案，以获得更多的BVDSS特性参数，可以去根据产品特性减少BVDSS强度测试流程数，提高测试效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体失效分析领域，特别是指一种功率MOS器件的源漏击穿电压测试方法。
背景技术
MOS器件是一种常见的电力电子器件，其包含源区及漏区，源区及漏区之间为沟道区，沟道区上方为栅氧化层及多晶硅栅极。作为一种开关器件，其存在导通和截止两种状态，内部为单一载流子参与导电，是一种单极型器件。其工作原理比较简单，源区和漏区为相同导电类型的区域，沟道区为与源漏区相反导电类型的区域，通过控制多晶硅栅极上的电压使沟道区的导电类型反型而使器件形成导通或截止。
功率MOS具有开关速度快、输入阻抗高、易驱动、不存在二次击穿现象等优点，应用非常广泛。漏源击穿电压(以下简称BVDSS)是功率MOSFET中常见的一种测试项目，一般是测量漏电流为250uA时漏极到源极的电压。
BVDSS测试原理图如图1所示，测试时将功率MOS管的栅极G和源极S短路，在25℃的工作温度下，测量源极S和漏极D不发生雪崩击穿时，所能施加的最大额定电压。
正常一个良品器件的BVDSS测试波形如图2，在一段时间之后，BVDSS测试值会趋于稳定，不再有明显变化。
随着功率MOSFET器件的迅猛发展和应用普及，在一些应用领域，比如汽车电子领域，对BVDSS特性参数要求比较高，仅靠在250uA漏电流条件下进行一步测试，不足以得到器件的整体性能。比如随着温度的变化，芯片内部局部过热，载流子的运动速率发生变化，BVDSS的测量值也会随之提高，但是对于工艺优良的良品器件来说，这种变化也是平缓上升，满足一定的线性变化关系。因此，这种测试不能完全反应器件的性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种功率MOS失效位置的判定方法，来确定BV测试的相关具体参数。
为解决上述问题，本发明提出了一种功率MOS失效位置的判定方法，在BVDSS@250uA的传统测试项目之前增加一套BVDSS强度（Stress）测试模块方案，以获得更多的BVDSS特性参数。该方案特别适用于产品的风险量产阶段，待测试量到达一定数据量之后，进入量产MP阶段以后，可以去根据产品特性减少BVDSS强度测试流程数，提高测试产能。
本发明所述的功率MOS器件的源漏击穿电压测试方法，包含如下的步骤：
步骤1，首先确定BV测试时的首尾测试项目的漏电流值I0及I0’，根据产品的BV特性曲线确定一个漏电流测试值It。
步骤2，确定Stress 测试的强度测试电流Istress; 获得施加强度测试电流Istress时的测试总时间极值Tstress。
步骤3，确定Stress 测试的每一步测试时间Tstep。
步骤4，确定Stress 测试的重复测试次数n，即测试的步数。
本发明中，所述的漏电流值I0及I0’，这两个漏电流值的测试条件相同但是测试值It会有变化；通过设置首尾两次测试来观察所述测试值的变化；所述的I0=I0’＞250uA。
进一步地改进是，所述的漏电流测试值It大于250uA,但小于强度测试电流Istress。
进一步地改进是，所述的强度测试电流Istress的值是根据产品的特性，抓取源漏之间的漏电流测试值It的特性波形曲线来获得。
进一步地改进是，所述的确定Stress 测试的每一步测试时间Tstep，由于不同测试机台的Tstep各不相同，通过利用抓取BV 测试波形的方法获取。
进一步地改进是，通过BV测试波形和耐久性测试获得的值来综合得出强度测试总时间极值为Tstress。
进一步地改进是，通过所述的重复测试次数n和每一次步进测试时间Tstep，计算得出步进测试总时间Tt=Tstep*n，且Tt＜Tstress。
进一步地改进是，所述的测试均是在25℃环境下进行。
本发明所述的功率MOS失效位置的判定方法，通过漏电流测试特性波形曲线获得对BV测试的一系列参数，包括获得强度测试电流Istress、强度测试总时间极值为Tstress，通过这些参数可以确定BV测试的步进参数，以在保证对产品参数全面且准确的测试时提高测试效率。
附图说明
图1 是BVDSS测试原理图。
图2 是良品器件 BVDSS测试波形图。
图3 是BVDSS的多次强度测试得到的曲线。
图4 是本发明方法步骤图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大，自始至终相同附图标记表示相同的元件。
空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和4“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
本发明所述的一种功率MOS器件的源漏击穿电压测试方法，在传统的BVDSS@250uA测试之前先进行BV Stress强度测试项目，可以确定BV测试的步进参数，以在保证对产品参数全面且准确的测试时提高测试效率。
上述的BV强度测试方案主要步骤包括：
步骤1，首先确定BV测试时的首尾测试项目的漏电流值I0及I0’，根据产品的BV特性曲线确定一个漏电流测试值It。具体来说，就是在25℃的工作温度下，首先确定BV强度测试的首尾测试项目的两个漏电流值I0和I0’，其中I0= I0’＞250uA。根据产品的BV特性曲线确定一个漏电流测试值It，通常It的值需要大于250uA,但小于后面的强度测试电流Istress。这两个测试项目测试条件相同，但是测试值会有变化，设置首尾两次测试，目的就是观察他们测试值的变化。
步骤2，确定Stress测试的强度测试电流Istress。Istress的值我们可以根据产品的特性，抓取步骤1中测试的漏电流测试值It，经过测试收集漏电流测试值It的很多个值来获得漏电流特性波形曲线，通过这个漏电流特性波形曲线我们可以获得强度测试电流Istress。如图3所示，是BVDSS的多次强度测试得到的曲线，图中横坐标表示测试的次数。通常来说，良品器件BV stress 测试曲线是每Stress测试一次，BV会略微变化，曲线整体向上方平移,且整体趋势非常稳定，基本满足线性增长的规律，每一步的增加值约等于BV_typical*斜率。所述的斜率是指图中实线矩形方框内的那一段曲线的斜率。不同的产品斜率略有不同，但是基本趋于平滑增长。反之不良品会出现斜率很大的增长或者震荡。通过对此曲线的趋势的合理计算我们可以得到强度测试电流Istress的值。
获得施加强度测试电流Istress时的测试总时间极值Tstress。Tstress的值我们可以通过BV测试波形曲线以及耐久性测试获得。在实际测试中，我们通过波形获取软件和外挂硬件实物示波器两者结合的方式去收集器件在测试过程中的测量值波形，然后分析波形去获得这个测试总时间极值Tstress。
步骤3，确定Stress 测试的每一步测试时间Tstep，根据每一步测试时间Tstep来确定Stress 测试需要重读测试的次数n，也就是测试的步数。这个值不同测试机台各不相同，我们会利用抓取BV测试波形的方法获取。需要注意的是，步进测试总时间Tt=Tstep*n是小于产品施加Stress 电流的测试时间极值Tstress,即Tstep*n小于Tstress。
步骤4，结合前面几步的结论，确定Stress 测试的重复测试次数n，也就是测试的步数，将整个测试划分为多步来完成。
通过上述方法对功率MOS器件的BVDSS测试之前进行一个施加强度预测试，通过所述的预测试以获取最佳的BVDSS测试参数，比如Stress 测试的重复测试次数即测试的步数，能在保证对功率MOS器件进行测试参数尽可能全面的情况下节省测试时间，提高测试效率。
以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种功率MOS器件的源漏击穿电压测试方法，其特征在于：包含如下的步骤：
步骤1，首先确定BV测试时的首尾测试项目的漏电流值I0及I0’，根据产品的BV特性曲线确定一个漏电流测试值It；
步骤2，确定Stress 测试的强度测试电流Istress；获得施加强度测试电流Istress时的测试总时间极值Tstress；所述的强度测试电流Istress的值是根据产品的特性，抓取源漏之间的漏电流测试值It的特性波形曲线来获得；通过BV测试波形和耐久性测试获得的值来综合得出强度测试总时间为Tstress，即所述Tstress是通过波形获取软件和外挂实物示波器两者结合的方式去收集器件在测试过程中的测量值波形，然后分析波形去获得这个值；
步骤3，确定Stress 测试的每一步测试时间Tstep；述的确定Stress 测试的每一步测试时间Tstep，由于不同测试机台的Tstep各不相同，通过利用抓取BV 测试波形的方法获取；
步骤4，确定Stress 测试的重复测试次数n，即测试的步数，将整个测试划分为多步来完成。
2.如权利要求1所述的功率MOS器件的源漏击穿电压测试方法，其特征在于：所述的漏电流值I0及I0’，这两个漏电流值相同，但是其测试值会有变化，通过设置首尾两次测试来观察他们测试值的变化；所述的I0=I0’＞250uA。
3.如权利要求1所述的功率MOS器件的源漏击穿电压测试方法，其特征在于：所述的漏电流测试值It大于250uA,但小于强度测试电流Istress。
4.如权利要求1所述的功率MOS器件的源漏击穿电压测试方法，其特征在于：通过所述的重复测试次数n和每一次步进测试时间Tstep，计算得出步进测试总时间Tt=Tstep*n，且Tt＜Tstress。
5.如权利要求1～4项任意一项所述的功率MOS器件的源漏击穿电压测试方法，其特征在于：所述的测试均是在25℃环境下进行。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110259657.XA CN113092975B (zh) | 2021-03-10 | 2021-03-10 | 功率mos器件的源漏击穿电压测试方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110259657.XA CN113092975B (zh) | 2021-03-10 | 2021-03-10 | 功率mos器件的源漏击穿电压测试方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113092975A CN113092975A (zh) | 2021-07-09 |
| CN113092975B true CN113092975B (zh) | 2024-04-19 |
Family
ID=76666761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110259657.XA Active CN113092975B (zh) | 2021-03-10 | 2021-03-10 | 功率mos器件的源漏击穿电压测试方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113092975B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116699340A (zh) * | 2023-08-07 | 2023-09-05 | 成都高投芯未半导体有限公司 | 一种半导体器件测试设备及方法 |
| CN116879705B (zh) * | 2023-09-08 | 2023-11-07 | 江苏摩派半导体有限公司 | 半导体器件耐久性测试方法及系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101545945A (zh) * | 2008-03-25 | 2009-09-30 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种mos器件漏电流的测试方法 |
| CN103675637A (zh) * | 2013-11-14 | 2014-03-26 | 南京航空航天大学 | 功率mosfet健康状态评估与剩余寿命预测方法 |
| CN103792473A (zh) * | 2012-10-31 | 2014-05-14 | 无锡华润上华科技有限公司 | 一种栅极开启电压的测量方法 |
| CN104678272A (zh) * | 2015-01-08 | 2015-06-03 | 京东方科技集团股份有限公司 | Pmos薄膜晶体管的电学老化方法 |
| CN109884492A (zh) * | 2019-02-26 | 2019-06-14 | 浙江大学 | 一种功率mosfet器件雪崩耐量的测试装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7397264B2 (en) * | 2005-08-22 | 2008-07-08 | Dolian Graphics, Inc. | Method for testing power MOSFET devices |
| CN111812472B (zh) * | 2018-11-06 | 2021-07-30 | 长江存储科技有限责任公司 | 时间相关电介质击穿测试结构及其测试方法 |
-
2021
- 2021-03-10 CN CN202110259657.XA patent/CN113092975B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101545945A (zh) * | 2008-03-25 | 2009-09-30 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种mos器件漏电流的测试方法 |
| CN103792473A (zh) * | 2012-10-31 | 2014-05-14 | 无锡华润上华科技有限公司 | 一种栅极开启电压的测量方法 |
| CN103675637A (zh) * | 2013-11-14 | 2014-03-26 | 南京航空航天大学 | 功率mosfet健康状态评估与剩余寿命预测方法 |
| CN104678272A (zh) * | 2015-01-08 | 2015-06-03 | 京东方科技集团股份有限公司 | Pmos薄膜晶体管的电学老化方法 |
| CN109884492A (zh) * | 2019-02-26 | 2019-06-14 | 浙江大学 | 一种功率mosfet器件雪崩耐量的测试装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 采用T型栅结构的高性能Ga2O3MOSFET;马灵 等;《半导体技术》;第45卷(第6期);444-448 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113092975A (zh) | 2021-07-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113092975B (zh) | 功率mos器件的源漏击穿电压测试方法 | |
| JP5267053B2 (ja) | 半導体試験装置 | |
| CN103837731B (zh) | 用于测量晶体管的特性的电压检测电路和方法 | |
| US7397264B2 (en) | Method for testing power MOSFET devices | |
| Ziemann et al. | Power cycling of commercial SiC MOSFETs | |
| CN111289799B (zh) | 一种GaN器件动态导通电阻测量电路 | |
| CN106199366A (zh) | 一种功率mos器件在线测温的方法 | |
| CN114720769A (zh) | 宽禁带功率半导体场效应晶体管动态特性测量装置及方法 | |
| CN113125930A (zh) | 一种用于半导体功率电子器件可靠性测试的装置 | |
| Unger et al. | Influence of the off-state gate-source voltage on the transient drain current response of SiC MOSFETs | |
| CN111398764B (zh) | 功率管电压测试方法、装置和测试电路 | |
| CN110807516A (zh) | 一种驱动器用igbt模块的结温预测方法 | |
| Cai et al. | Characterization of Gate-Oxide Degradation Location for SiC MOSFETs Based on the Split C–V Method Under Bias Temperature Instability Conditions | |
| CN112363037A (zh) | 场效应晶体管极限性能验证电路、系统及方法 | |
| CN112731091B (zh) | SiC MOSFET功率循环试验方法 | |
| CN107942220B (zh) | 一种应用于mos器件的偏压温度不稳定性的测试方法 | |
| CN114545185A (zh) | 基于状态机模式的氮化镓双向开关脉冲测试系统 | |
| CN109143014B (zh) | 一种内嵌SiC-GTO器件正向阻断特性监测与诊断方法 | |
| CN109522617B (zh) | AlGaN/GaNHEMT器件降级的平均激活能的新型提取方法 | |
| CN116047171B (zh) | 一种功率半导体场效应晶体管动态导通电阻的表征方法及装置 | |
| Aeloiza et al. | Online Health Monitoring and Aging Prognostics for SiC Power Converters | |
| CN110658436A (zh) | 一种在射频应力下mos晶体管性能退化的表征方法 | |
| CN114200275B (zh) | 一种碳化硅mosfet器件高温栅偏试验方法及系统 | |
| CN220357189U (zh) | 一种SiC MOSFET器件源漏电压在线监测电路 | |
| CN116449170B (zh) | 用于测试两脚器件和三脚器件的测试装置及测试方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |