WO2011069737A4 - Schaltungseinrichtung mit einem halbleiter-bauelement - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrische Schaltungseinrichtung (1), die aufweist: ein Halbleiter-Bauelement (2), das Leistungsanschlüsse (2.1, 2.2) und einen von den Leistungsanschlüssen (2.1, 2.2) elektrisch isolierten Steueranschluss (2.0) zum Anlegen einer Steuerspannung (U2) aufweist, und eine Steueranschluss-Kontaktfläche (3) zur Kontaktierung des Steueranschlusses (2.0) für eine Messung des elektrischen Verhaltens des Halbleiter-Bauelementes (2). Hierbei ist vorgesehen, dass eine Verbindungseinrichtung (6), insbesondere eine Antifuse oder eine Schalteinrichtung vorgesehen ist, über die der Steueranschluss (2.0) mit einer Vorschalteinrichtung (4) elektrisch verbindbar ist, wobei die Verbindungseinrichtung (6) überführbar ist von einem nicht leitenden Zustand in einen leitenden Zustand, in dem der Steueranschluss (2.0) mit der Vorschalteinrichtung (4) verbunden ist. Hierbei kann die Antifuse in die Ausbildung des Halbleiter-Bauelementes integriert sein.

Claims

GEÄNDERTE ANSPRÜCHE beim Internationalen Büro eingegangen am 05 Juli 2011 (05.07.2011 )
1. Elektrische Schaltungseinrichtung (1 , 1a, 1b, 31 , 51 , 61 , 71), die aufweist:
- ein Halbleiter-Bauelement (2), das Leistungsanschlüsse (2.1 , 2.2) und einen von den Leistungsanschlüssen (2.1 , 2.2) elektrisch isolierten Steueranschluss (2.0) zum Anlegen einer Steuerspannung (U2) aufweist,
- eine Steueranschluss-Kontaktfläche (3, 42) zur Kontaktierung des Steueranschlusses (2.0) für eine Messung des elektrischen Verhaltens des Halbleiter-Bauelementes (2),
wobei
- eine Verbindungseinrichtung (6, 32) vorgesehen ist, über die der Steueranschluss (2.0) mit einer Vorschalteinrichtung (4; 34; 78, 74) elektrisch verbindbar ist, und
- die Verbindungseinrichtung (6, 32) überführbar ist von einem nicht leitenden Zustand, in dem der Steueranschluss (2.0) nicht elektrisch mit der Vorschalteinrichtung (4; 34; 74, 78) verbunden ist, in einen leitenden Zustand, in dem der Steueranschluss (2.0) mit der Vorschalteinrichtung (4; 34; 74, 78) elektrisch verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet dass
die Verbindungseinrichtung eine Schalteinrichtung (32) ist oder aufweist, die zwischen einem sperrenden Zustand für die Messung des Halbleiter- Bauelementes (2) und einem leitenden Zustand zur Verbindung des Steueranschlusses (2.0) mit der Vorschalteinrichtung (4; 34; 74, 78) schaltbar ist.
2. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Bauelement ein MOSFET (2) oder IGBT ist und sein Steueranschluss ein von seinen Leistungsanschlüssen (2.1 , 2.2) durch eine Gate- Isolationsschicht (2.4) getrenntes Gate (2.0) ist.
3. Schaltungseinrichtung (1 , 1a, 31 , 51 , 61 , 71) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranschluss- Kontaktfläche (3, 42) zur Messung eines Gate-Leckstroms und/oder zur Durchführung eines Gate-Stress-Tests zur Ermittlung eines Spannungsdurchbruchs der Gate-Isolationsschicht (2.4) vorgesehen ist.
GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)
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4. Schaltungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschalteinrichtung eine Klammerstruktur (4) zur Spannungsbegrenzung der Steuerspannung (U2) gegenüber den Leistungsanschlüssen (2.1 , 2.2) und/oder eine Ansteuerschaltung (78, 74) zur Ansteuerung des Steueranschlusses (2.0) des Halbleiterbauelementes (2) ist.
5. Schaltungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (6) irreversibel von ihrem nicht leitenden in den leitenden Zustand überführbar ist.
6. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung eine Antifuse (6) ist oder aufweist, die durch Beaufschlagung mit einem Leistungspuls in den leitenden Zustand überführbar ist unter zumindest teilweiser Zerstörung einer inneren Struktur, z. B. einer Isolationsschicht (13a) oder eines Halbleiterübergangs.
7. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie als integrierte Schaltung ausgebildet ist, wobei der Steueranschluss (2.0) durch mindestens eine Metallschicht (14) ausgebildet ist,
wobei die Antifuse (6) in oder als Teil einer Isolationsschicht (13) ausgebildet ist, die die Metallschicht (14) von einer weiteren leitfähigen Schicht (12) trennt und isoliert, wobei in der Isolationsschicht (13) ein Brennstrecken- Bereich (13a) ausgebildet ist, der durch Beaufschlagung mit dem Leistungspuls zerstörbar und mit dem Metall der Metallschicht (14) auffüllbar ist.
8. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (13) in ihrem Brennstrecken-Bereich (13a) dünner als die Isolationsschicht (2.4) des Halbleiter-Bauelementes (2) ist.
9. Schaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine von der Steueranschluss- Kontaktfläche (3) getrennte Mess-Kontaktfläche (5) aufweist, die kontaktierbar ist zum Anlegen des Leistungspulses zwischen die Mess-Kontaktfläche (5) und die Steueranschluss- Kontaktfläche (3).
GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)
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10. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- Kontaktfläche (5) in die Steueranschluss-Kontaktfläche (3) integriert ist und nach Überführung der Verbindungseinrichtung (6, 42) in deren leitfähigen Zustand beide Kontaktflächen (3, 5) gemeinsam kontaktierbar sind.
11. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Signal-Kontaktfläche (38) zur Ansteuerung der Schalteinrichtung (32) aufweist, wobei die Signal-Kontaktfläche (38) zur Eingabe eines Schaltsignals kontaktierbar ist, und die Schalteinrichtung (32) in nicht kontaktiertem Zustand der Signal- Kontaktfläche (38) in ihrem leitenden Zustand ist.
12. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuereingang (35.0, 36.0) der Schalteinrichtung (32) über eine reversibel von einem nicht leitenden in einen leitenden Zustand überführbaren zweiten Verbindungseinrichtung (54) mit einem ersten Potential (37) und über eine Widerstandseinrichtung (52) mit einem zweiten Potential (Vc) verbunden ist,
wobei im nicht leitenden Zustand der zweiten Verbindungseinrichtung (54) der mit dem zweiten Potential (Vc) beaufschlagte Steuereingang (35.0, 36.0) die Schalteinrichtung (32) in ihrem sperrenden Zustand hält, und
wobei im leitenden Zustand der zweiten Verbindungseinrichtung (54) der Steuereingang (35.0, 36.0) der Schalteinrichtung (32) mit dem ersten Potential (37) verbunden ist für die Einstellung des leitenden Zustande der Schalteinrichtung (32).
13. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuereingang (35.0, 36.0) der Schalteinrichtung (32) über eine reversibel von einem leitenden in einen nicht leitenden Zustand überführbaren zweiten Verbindungseinrichtung (62) mit einem ersten Potential (Vc) und über eine Widerstandseinrichtung (39) mit einem zweiten Potential (37) verbunden ist,
wobei im leitenden Zustand der zweiten Verbindungseinrichtung (62) der mit dem ersten Potential (Vc) beaufschlagte Steuereingang (35.0, 36.0) die Schalteinrichtung (32) in ihrem sperrenden Zustand hält, und
wobei im nicht leitenden Zustand der zweiten Verbindungseinrichtung (62) der Steuereingang (35.0, 36.0) der Schalteinrichtung (32) mit dem zweiten
GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)
20 Potential (37) verbunden ist für die Einstellung des leitenden Zustands der Schalteinrichtung (32).
14. Verfahren zum Testen eines Halbleiter-Bauelementes (2), mit folgenden Schritten:
Kontaktierung mindestens einer Steueranschluss-Kontaktfläche (3, 42) mittels einer Elektrode,
Messung eines Steueranschluss-Leckstroms und/oder Durchführung eines Steueranschluss -Stress-Tests durch Beaufschlagung mit einer Durchbruch- spannung über zum einen die kontaktierte Steueranschluss-Kontaktfläche (3, 42) und zum anderen eine weiteren Kontaktfläche (5) oder einen Leis- tungsanschluss (2.1 , 2.2) des Halbleiter-Bauelementes (2), und
Überführung einer Verbindungseinrichtung (6, 32) von ihrem nicht leitenden Ausgangszustand in einen leitenden Zustand, in dem der Steueranschluss (2.0) des Halbleiter-Bauelementes (2) mit einer Vorschalteinrichtung (4, 34) verbindbar oder verbunden ist.
GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)
21
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