碳化硅金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管試驗(yàn)方法Dynamicreversebias(DRB)testmethod2024-11-19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)發(fā)出布版T/CASAS046—2024 Ⅲ引言 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14試驗(yàn)電路 25試驗(yàn)方法 25.1試驗(yàn)流程 25.2樣品選擇 35.3初始值測量 35.4試驗(yàn)條件 35.5應(yīng)力波形 45.6中間測量或終點(diǎn)測量 56失效判據(jù) 57試驗(yàn)報(bào)告 5附錄A(資料性)SiCMOSFET動(dòng)態(tài)反偏試驗(yàn)記錄表 6參考文獻(xiàn) 7工Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《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)則》的規(guī)定起草。請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。本文件起草單位：工業(yè)和信息化部電子第五研究所、忱芯科技(上海)有限公司、中國科學(xué)院電工研究所、比亞迪半導(dǎo)體股份有限公司、清純半導(dǎo)體(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)有限公司、湖北九峰山實(shí)驗(yàn)室、深圳市禾望電氣股份有限公司、杭州芯邁半導(dǎo)體技術(shù)有限公司、中國電力科學(xué)研究院有限公司、中國第一汽車集團(tuán)有限公司、廣電計(jì)量檢測集團(tuán)股份有限公司、西安交通大學(xué)、深圳平湖實(shí)驗(yàn)室、江蘇第三代半導(dǎo)體研究院有限公司、廣東省東莞市質(zhì)量監(jiān)督檢測中心、北京第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。碳化硅金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(SiCMOSFET)具有阻斷電壓高、工作頻率高、耐高溫能力強(qiáng)、通態(tài)電阻低和開關(guān)損耗小等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高頻、高壓功率系統(tǒng)中。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)的電子器件。由于SiCMOSFET在功率變換中常面臨高壓、高頻、高溫等復(fù)雜應(yīng)力條件，其終端充放電效應(yīng)，在開關(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)斷引起的電場強(qiáng)度持續(xù)變化而受到影響，有必要對SiCMOSFET在開關(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(DRB)試驗(yàn)方法。1碳化硅金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管試驗(yàn)方法本文件描述了碳化硅金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(SiCMOSFET)的動(dòng)態(tài)反偏(DRB)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對芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)快速充電導(dǎo)致的老化。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。3術(shù)語和定義GB/T4586—1994界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。漏源電壓快速開通和關(guān)斷偏置。漏源電壓上升速率rateofchangeofdrain-sourcevoltage漏源電壓上升沿的變化速率。開態(tài)柵極電壓on-stategate-sourc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-sourcev2T/CASAS046—器件可承受的最大柵極電壓。器件推薦的最小柵極電壓，應(yīng)保證器件關(guān)斷。該試驗(yàn)方法通過對樣品施加動(dòng)態(tài)反偏電壓應(yīng)力來評(píng)估器件的退化，試驗(yàn)流程圖如圖3所示。3選擇樣品(實(shí)時(shí)監(jiān)測漏電流)是終點(diǎn)測量是否達(dá)到測試時(shí)間否注1:中間測量不是必須的。注2:可以在常溫下進(jìn)行試驗(yàn)。圖3試驗(yàn)流程圖5.2樣品選擇選擇樣品并將樣品放置到試驗(yàn)儀器中。5.3初始值測量測量樣品的初始電參數(shù)，包括但不限于漏源漏電流Iss、柵源漏電流Icss、閾值電壓VGS(h)、擊穿電壓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)表1動(dòng)態(tài)反偏試驗(yàn)條件試驗(yàn)時(shí)間t試驗(yàn)溫度T;方法1:被動(dòng)模式：保持恒定，Vas=V方法2:主動(dòng)模式：開關(guān)切換，VGsof=Vcs.minrcom,Vcs注2:柵極開關(guān)切換條件下關(guān)注動(dòng)態(tài)柵應(yīng)力注4:建議試驗(yàn)過程實(shí)時(shí)監(jiān)測代表性樣品殼溫45.5應(yīng)力波形在樣品上施加電壓應(yīng)力。圖4和圖5分別顯示了被動(dòng)模式和主動(dòng)模式條件下的VGs和Vps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/ns(10%Vps~90%Vos的平均變化速率),柵源極電壓變化速率應(yīng)不小于1V/ns(10%Vcs～90%Vcs的平均變化速率)。主動(dòng)模式可在沒有負(fù)載電流I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Vps過沖電壓波形圖，Vps向上和向下的最大過沖均不大于15%VDs.maxo圖4被動(dòng)模式下VGs和VDs電壓應(yīng)力波形圖0≥0.8V0t圖5主動(dòng)模式下VGs和VDs電壓應(yīng)力波形圖峰值≥0.8Ws~095v0t峰值≤0.15V-圖6VDs過沖電壓波形圖5漏-源極導(dǎo)通電阻Rps(n)、體二極管正向壓降VF。測試應(yīng)按照產(chǎn)品的詳細(xì)規(guī)范進(jìn)行。中間測量或終點(diǎn)測量應(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(m)應(yīng)在移出后的10h內(nèi)完成，測試方至少應(yīng)追加24h相同條件的試驗(yàn)。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)的測試方法依據(jù)GB/T4586,測失效判據(jù)(相對于初始值的變化率)20%(主動(dòng)模式);5%(被動(dòng)模式)V閾值電壓20%(主動(dòng)模式);5%(被動(dòng)模式)SiCMOSFET動(dòng)態(tài)反偏試驗(yàn)記錄表見附錄A。6(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)記錄表見表A.1。表A.1SiCMOSFET動(dòng)態(tài)反偏試驗(yàn)記錄表示例型號(hào)規(guī)格試驗(yàn)項(xiàng)目環(huán)境溫度、樣品試驗(yàn)溫度TA/(℃)上升沿：V/ns下降沿：V/nsdVcs/dt(主動(dòng)模式)上升沿：V/ns下降沿：V/ns開關(guān)頻率f/kHz占空比上沖：%Vns.mx下沖：%Vn