ICS31.080CCSL40/49團(tuán) 體 標(biāo) 準(zhǔn)T/CASAS046—2024碳化硅金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（SiCMOSFET）動(dòng)態(tài)反偏（DRB）試驗(yàn)方法Dynamicreversebias（DRB）testmethodforsiliconcarbidemetal?oxidesemiconductorfiledeffecttransistors（SiCMOSFET）2024?11?19發(fā)布 2024?11?19實(shí)施第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟 發(fā)布中 國(guó) 標(biāo) 準(zhǔn) 出 版 社 出版T/CASAS046—2024目 次前言 Ⅲ引言 Ⅳ范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語(yǔ)和定義 1試驗(yàn)電路 2試驗(yàn)方法 25.1 試驗(yàn)流程 25.2 樣品選擇 35.3 初始值測(cè)量 35.4 試驗(yàn)條件 35.5 應(yīng)力波形 45.6 中間測(cè)量或終點(diǎn)測(cè)量 5失效判據(jù) 5試驗(yàn)報(bào)告 5附錄資料）SiCMOSFET動(dòng)態(tài)反偏試驗(yàn)記錄表 6參考文獻(xiàn) 7ⅠT/CASAS046—2024前 言本文件按照GB/T1.1—202標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)的規(guī)起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟提出并歸口。有限公司、中國(guó)科學(xué)院電工研究寧波有限公司、復(fù)旦大學(xué)寧波研究院、東風(fēng)汽車集團(tuán)有限技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。ⅢT/CASAS046—2024引 言碳化硅金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（SiC具有阻斷電壓高、工作頻率高、耐高溫能力的電子器件。由于SiCMOSFET在功率變換中常面臨高壓關(guān)性能明顯優(yōu)于Si器件的SiC器件中更為突出，為了驗(yàn)證終端的可靠性不會(huì)因器件導(dǎo)通和關(guān)斷引起的電場(chǎng)強(qiáng)度持續(xù)變化而受到影響，有必要對(duì)SiCMOSFET在開(kāi)關(guān)動(dòng)態(tài)情況下的反偏可靠性進(jìn)行評(píng)估。本文件給出了適用于SiCMOSFET器件的動(dòng)態(tài)反偏試驗(yàn)方法。ⅣT/CASAS046—2024碳化硅金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（SiCMOSFET）動(dòng)態(tài)反偏（DRB）試驗(yàn)方法范圍本文件描述了碳化硅金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（SiCMOSFET）的動(dòng)態(tài)反偏試驗(yàn)方法。本文件適用于單管級(jí)和模塊級(jí)SiCMOSFET用于評(píng)估高dV/dt對(duì)芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)快速充電導(dǎo)致的老化。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文包括所有的修改單適用于本文件。GB/T4586—1994 半導(dǎo)體器件 分立器件 第8部分場(chǎng)效應(yīng)晶體管術(shù)語(yǔ)和定義3.3.3.3.3.

GB/T4586—1994界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。動(dòng)態(tài)反偏 dynamicreversebiasDRB漏源電壓快速開(kāi)通和關(guān)斷偏置。漏源電壓上升速率 rateofchangeofdrain?sourcevoltagedVDS/dt漏源電壓上升沿的變化速率。開(kāi)態(tài)柵極電壓 on?stategate?sourcevoltageVGS.on器件導(dǎo)通的柵極電壓。關(guān)態(tài)柵極電壓 off?sategate?sourcevoltageVGS.off器件關(guān)斷的柵極電壓。最大柵極電壓 maximumgate?sourcevoltageVGS.max1T/CASAS046—20243.6

器件可承受的最大柵極電壓。推薦最小柵極電壓 recommendedminimum?gatesourcevoltageVGS.min.recom器件推薦的最小柵極電壓，應(yīng)保證器件關(guān)斷。試驗(yàn)電路動(dòng)態(tài)反偏試驗(yàn)可采用兩種方式：被動(dòng)模式或主動(dòng)模式，試驗(yàn)電路圖分別如圖1和圖2所示。VGS電壓源是在樣品上施加?xùn)旁措妷旱脑碫DS電壓源是在樣品上施加漏源電壓的源。被動(dòng)模式下漏源極電壓重復(fù)快速開(kāi)通和關(guān)斷，柵極電壓保持不變。主動(dòng)模式下，DUT1為被測(cè)器件，DUT2作為陪測(cè)器件，DUT1和DUT2的漏源電壓和柵源電壓交替開(kāi)通和關(guān)斷。$$#(4$#$%651#$#$%651#%652V%4(4圖2 動(dòng)態(tài)反偏試驗(yàn)電主動(dòng)模）試驗(yàn)方法5.1 試驗(yàn)流程該試驗(yàn)方法通過(guò)對(duì)樣品施加動(dòng)態(tài)反偏電壓應(yīng)力來(lái)評(píng)估器件的退化，試驗(yàn)流程圖如圖3所示。2T/CASAS046—2024flE?flE??"Ffi%3%"%3%"F%pDfi"AK?K"Ffit?U+"$*"U‰Kfit?注1：中間測(cè)量不是必須的。注2：可以在常溫下進(jìn)行試驗(yàn)。5.2 樣品選擇

圖3 試驗(yàn)流程圖選擇樣品并將樣品放置到試驗(yàn)儀器中。5.3 初始值測(cè)量測(cè)量樣品的初始電參數(shù)，包括但不限于漏源漏電流IDSS、柵源漏電流IGSS、閾值電壓VGS(th)、擊穿電壓VBR-源極導(dǎo)通電阻RDSonVF。5.4 試驗(yàn)條件推薦按照表1的試驗(yàn)條件進(jìn)行動(dòng)態(tài)反偏試驗(yàn)，根據(jù)產(chǎn)品的要求，其他試驗(yàn)條件是可以接受的，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用條件或最佳實(shí)踐進(jìn)行調(diào)整，需在產(chǎn)品的詳細(xì)規(guī)范中指明試驗(yàn)條件。表1 動(dòng)態(tài)反偏試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件參數(shù)試驗(yàn)要求試驗(yàn)時(shí)間tt≥1000h試驗(yàn)溫度Tj25℃漏源電壓VDSVDS≥0.8VDS.maxdVDSdt≥50V/ns開(kāi)關(guān)頻率ff≥25kHz柵源電壓VGS方法1VGS=VGS.min.recom方法2VGS.off=VGS.min.recomVGS.on=VGS.max注1：最大過(guò)沖不大于15VDS.max。注2：柵極開(kāi)關(guān)切換條件下關(guān)注動(dòng)態(tài)柵應(yīng)力的影響。注3：建議試驗(yàn)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)漏源漏電流的變化。注4：建議試驗(yàn)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)代表性樣品殼溫的變化。3T/CASAS046—20245.5 應(yīng)力波形在樣品上施加電壓應(yīng)力。圖45分別顯示了被動(dòng)模式和主動(dòng)模式條件下的VGSVDS電壓應(yīng)力波形。被動(dòng)模式下柵源極電壓始終保持使器件關(guān)斷的推薦最小負(fù)柵壓，主動(dòng)模式下柵源極電壓在推薦最小負(fù)柵壓與最大柵壓之間切換。漏源極電壓變化速率應(yīng)不小于50V/n10VDS~90VDS的平均變化速，柵源極電壓變化速率應(yīng)不小于1V/n10VGS~90VGS的平均變化速率。主動(dòng)模式可在沒(méi)有負(fù)載電流IL的情況下進(jìn)行，若存在負(fù)載電流需考慮器件自熱。圖6為VDS過(guò)沖電壓波形圖，VDS向上和向下的最大過(guò)沖均不大于15VDS.max。t(4t0V(4.JO.SFDPNE1E1E“S071OTt“0.8%4.BY0圖4 被動(dòng)模式下VGS和VDS電壓應(yīng)力波形圖E1E“171OE1E“171OTE1E“S071OTt0V%4“0.8%4.BY0圖5 主動(dòng)模式下VGS和VDS電壓應(yīng)力波形圖?“?“0.8%4.BY~0.95%4.BY%4“0.8%4.BY“0.8%4.BY0

E1E“S071OTt??“0.15%4.BY圖6 VDS過(guò)沖電壓波形圖4T/CASAS046—20245.6 中間測(cè)量或終點(diǎn)測(cè)量中間測(cè)量或終點(diǎn)測(cè)量包括但不限于漏源漏電流IDSS、柵源漏電流IGSS、閾值電壓VGS(th)、擊穿電壓VBR、漏-源極導(dǎo)通電阻RDS(on)、體二極管正向壓降VF。測(cè)試應(yīng)按照產(chǎn)品的詳細(xì)規(guī)范進(jìn)行。中間測(cè)量或終點(diǎn)測(cè)量應(yīng)在器件從規(guī)定試驗(yàn)條件下移出后的96h內(nèi)完成，閾值電壓VGS(th)應(yīng)在移出后的10h內(nèi)完成，測(cè)試方法參考JEP183。如果中間測(cè)量或終點(diǎn)測(cè)量不能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，那么在完成試驗(yàn)后測(cè)量前，器件至少應(yīng)追加24h相同條件的試驗(yàn)。失效判據(jù)失效判據(jù)應(yīng)包括但不限于表2所示的參數(shù)，除閾值電壓外其他參數(shù)的測(cè)試方法依據(jù)GB/T4586試條件按照產(chǎn)品規(guī)范測(cè)試常溫下的參數(shù)變化，變化范圍不超過(guò)產(chǎn)品規(guī)范的限值。表2 動(dòng)態(tài)反偏失效判據(jù)參數(shù)符號(hào)失效判據(jù)（相對(duì)于初始值的變化率）漏-源極導(dǎo)通電阻RDS(on)20主動(dòng)模式5被動(dòng)模式）體二極管正向壓降VF5擊穿電壓VBR小于規(guī)范值閾值電壓VGS(th)20主動(dòng)模式5被動(dòng)模式）漏源漏電流IDSS500<10nA50nA柵源漏電流IGSS500<10nA50nA試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)提供一份試驗(yàn)報(bào)告，其中包括：試驗(yàn)偏置條件；試驗(yàn)溫度；試驗(yàn)電壓；試驗(yàn)時(shí)間；VGSth測(cè)量前預(yù)處理脈沖條件；試驗(yàn)前后電參數(shù)變化。SiCMOSFET動(dòng)態(tài)反偏試驗(yàn)記錄表見(jiàn)附錄A。5T/CASAS046—2024附 錄 A資料性）SiCMOSFET動(dòng)態(tài)反偏試驗(yàn)記錄表SiCMOSFET動(dòng)態(tài)反偏試驗(yàn)記錄表見(jiàn)表A.1。表A.1 SiCMOSFET動(dòng)態(tài)反偏試驗(yàn)記錄表示例產(chǎn)品名稱型號(hào)規(guī)格試驗(yàn)項(xiàng)目環(huán)境溫度、相對(duì)濕度試驗(yàn)設(shè)備型號(hào)：計(jì)量有效期編號(hào)：試驗(yàn)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)條款樣品數(shù)量試驗(yàn)條件及技術(shù)要求可選□被動(dòng)模式VGS=□主動(dòng)模式VGS.off= VGS.on=試驗(yàn)時(shí)間t/h試驗(yàn)溫度TA）漏源電壓VDS/VdVDSdt上升沿： Vns下降沿： VnsdVGSt主動(dòng)模式）上升沿： Vns下降沿： Vns開(kāi)關(guān)頻率f/kHz占空比過(guò)沖上沖： VDS.max下沖： VDS.max閾值電壓測(cè)試條件預(yù)處理脈沖電壓：V預(yù)處理脈沖時(shí)間：ms樣品編號(hào)測(cè)試結(jié)果RDS(on)/mΩVF/VVBR/VVGS(th)/VIDSS/nAIGSS/nA123…6T/CASAS046—2024參 考 文 獻(xiàn)AEC?Q101 Failuremechanismbasedstresstestqualificationfordiscretesemiconductorsinau?tomotiveapplicationsAQG324 Qualificationofpowermodulesforuseinpowerelectronicsconverterunitsinmotor