ICS31.080

CCSL40/49

團體標準

T/CASAS047—202X（征求意見稿）

碳化硅金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管

（SiCMOSFET）動態(tài)高溫高濕反偏

(DH3TRB)試驗方法

Dynamichigh-humidity,high-temperaturereversebias(DH3TRB)for

SiliconCarbideMetal-Oxide-SemiconductorField-Effect-Transistor

（SiCMOSFET）

（征求意見稿）

在提交反饋意見時，請將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

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

T/CASAS047—202X（征求意見稿）

引言

碳化硅金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(SiCMOSFET)具有阻斷電壓高、工作頻率高、耐高溫能力強、通態(tài)

電阻低和開關(guān)損耗小等特點，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)展，越來

越多的領(lǐng)域如航天、航空、石油勘探、核能、通信等，迫切需要能夠在髙溫、高頻等極端環(huán)境下工作的

電子器件。

由于SiCMOSFET在功率變換中常面臨高壓、高頻、高溫、高濕等復(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，為了驗證終端的可靠性不會因器件導(dǎo)通和關(guān)斷引起

的電場強度持續(xù)變化而受到影響，有必要對SiCMOSFET在開關(guān)動態(tài)情況下的高溫高濕反偏可靠性進行

評估。本文件給出了適用于SiCMOSFET器件的動態(tài)高溫高濕反偏(DH3TRB)試驗方法。

III

T/CASAS047—202X（征求意見稿）

碳化硅金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（SiCMOSFET）動態(tài)高溫高

濕反偏(DH3TRB)試驗方法

1范圍

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）的動態(tài)高溫高濕反偏(DH3TRB)

試驗方法，用于評估高溫高濕高dV/dt對內(nèi)部結(jié)構(gòu)快速充電導(dǎo)致的老化。

本文件適用于芯片級和模塊級SiCMOSFET。

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。

GB/T4586-1994半導(dǎo)體器件分立器件第8部分：場效應(yīng)晶體管

3術(shù)語和定義

GB/T4586界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

動態(tài)高溫高濕反偏dynamichigh-humidity,hige-temperaturereversebias

DH3RB

漏源電壓快速開通和關(guān)斷偏置。

漏源電壓上升速率risingrateofdrain-sourcevoltage

dVDSdt

漏源電壓上升沿的變化速率。

?

開態(tài)柵極電壓on-stategatesourcevoltage

VGS.ON

器件導(dǎo)通的柵極電壓。

關(guān)態(tài)柵極電壓off-sategatesourcevoltage

VGS.OFF

器件關(guān)斷的柵極電壓。

最大柵極電壓maximumgatesourcevoltage

VGS.MAX

器件可承受的最大柵極電壓。

推薦最小柵極電壓recommenedminimumgatesourcevoltage

VGS.min.recom

1

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器件推薦的最小柵極電壓，應(yīng)保證器件關(guān)斷。

4試驗電路

動態(tài)反偏試驗可采用兩種方式：被動模式或主動模式，試驗電路圖分別如圖1和圖2所示。VGS電壓

源是在樣品上施加?xùn)旁措妷旱脑?，VDS電壓源是在樣品上施加漏源電壓的源。被動模式漏源極電壓重復(fù)

快速開通和關(guān)斷，柵極電壓保持不變。主動模式漏源電壓和柵源電壓均重復(fù)開通和關(guān)斷，圖2中DUT1為

被測器件，DUT2為陪測器件。

高溫高濕

D

G

VDS

S

VGS

圖1動態(tài)高溫高濕反偏試驗電路（被動模式）

D

DUT2

G

S

高溫高濕

D

DUT1

G

VDS

S

VGS

圖2動態(tài)高溫高濕反偏試驗電路（主動模式）

5試驗程序

試驗流程

該試驗方法通過對樣品施加溫度、濕度和動態(tài)反偏電壓應(yīng)力來評估器件的退化，試驗流程圖如圖3

所示。

2

T/CASAS047—202X（征求意見稿）

開始

選擇樣品

測量初始值

施加動態(tài)反偏應(yīng)力中間測量

（實時監(jiān)測漏電流）

撤除動態(tài)反偏應(yīng)力是否達到測試時間？

終點測量

注1：中間測量不是必須的；

圖3試驗流程圖

樣品選擇

選擇樣品并將樣品放置到試驗儀器中。

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。

試驗條件

推薦按照表1的試驗條件進行動態(tài)反偏試驗，根據(jù)產(chǎn)品的要求，其他試驗條件是可以接受的，可根

據(jù)實際應(yīng)用條件或最佳實踐進行調(diào)整，需在產(chǎn)品的詳細規(guī)范中指明試驗條件。

表1動態(tài)反偏試驗條件

試驗條件參數(shù)試驗要求

試驗時間（t）t≥1000h

試驗溫度（Tc）25℃

濕度（RH）85%

漏源電壓(VDS)VDS≥0.5VDS.max

dVDSdt≥30V/ns

開關(guān)頻率(f)f≥25kHz

?

方法1：被動模式：保持恒定，VGS=VGS.min.recom

柵源電壓(VGS)

方法2：主動模式：VGS.off=VGS.min.recom，VGS.on=VGS.max

注1：最大過沖不大于15%VDS.max。

注2：柵極開關(guān)切換條件下需關(guān)注動態(tài)柵應(yīng)力的影響。

注3：建議試驗過程實時監(jiān)測漏源漏電流的變化。

應(yīng)力波形

在樣品上施加電壓和溫度應(yīng)力。圖4和圖5分別顯示了被動模式和主動模式條件下的VGS和VDS電壓

應(yīng)力波形。被動模式下柵源極電壓始終保持使器件關(guān)斷的推薦最小負柵壓，主動模式下柵源極電壓在推

薦最小負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30V/ns（10%VDS~90%VDS的平均變

3

T/CASAS047—202X（征求意見稿）

化速率），柵源極電壓變化速率應(yīng)不小于1V/ns（10%VGS~90%VGS的平均變化速率）。主動模式可在沒

有負載電流IL的情況下進行，若存在負載電流需考慮器件自熱。圖6為VDS過沖電壓波形圖，VDS向上和

向下的最大過沖均不大于15%VDS.max

圖4被動模式下VGS和VDS電壓應(yīng)力波形圖

圖5主動模式下VGS和VDS電壓應(yīng)力波形圖

圖6VDS過沖電壓波形圖

4

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中間測量或終點測量

中間測量或終點測量包括但不限于漏源漏電流IGSS、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V。測試應(yīng)按照產(chǎn)品的詳細規(guī)范進行。中間測量或終

點測量應(yīng)在器件從規(guī)定試驗條件下移出后的96h內(nèi)完成，閾值電壓????VGS(th)應(yīng)在移出后的10h內(nèi)完成，測

試方法參考JEP183。如果中間測量或終點測量不能在規(guī)定的時間內(nèi)完成，那么在完成試驗后測量前，器

件至少應(yīng)追加24h相同條件的試驗。

6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)的測試方法依據(jù)GB/T4586，測試

條件按照產(chǎn)品規(guī)范測試常溫下的參數(shù)變化。

表2動態(tài)反偏失效判據(jù)

失效判據(jù)

參數(shù)符號

（相對于初始值的變化率）

漏-源極導(dǎo)通電壓RDS(on)20%（主動模式）；5%（被動模式）

體二極管正向壓降V5%

擊穿電壓小于規(guī)范值

VBR????

閾值電壓VGS(th)20%（主動模式）；5%（被動模式）

漏源漏電流IDSS1000%；若初始值<10nA，則試驗后不超過100nA

柵源漏電流IGSS1000%；若初始值<10nA，則試驗后不超過100nA

7試驗報告

應(yīng)提供一份試驗報告，其中包括：

——樣品名稱；

——試驗偏置條件；

——試驗溫度；

——試驗電壓；

——試驗時間；

——VGS(th)測量前預(yù)處理脈沖條件；

——試驗前后電參數(shù)變化。

5

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A

A

附錄A

（資料性）

SiCMOSFET動態(tài)反偏試驗記錄表

A.1SiCMOSFET動態(tài)高溫高濕反偏試驗記錄表

測試記錄表如圖A.1。

表A.1動態(tài)高溫高濕反偏試驗記錄表示例

產(chǎn)品名稱型號規(guī)格

試驗項目環(huán)境溫度

型號：

試驗設(shè)備計量有效期

編號：

試驗依據(jù)樣品

標準條款數(shù)量

□被動模式VGS=

選

□主動模式VGS.off=VGS.on=

試驗時間t（h）

試驗溫度（℃）

????

試驗濕度RH????（%）

漏源電壓(V)

試驗條件及技術(shù)VDS

要求

dVDSdt上升沿：下降沿：

???????????????????????????

dVGSdt（主動模式）上升沿：下降沿：

開關(guān)頻率?f(kHz)??????????????????????????

占空比

過沖上沖：%VDS.max下沖：%VDS.max

閾值電壓測試條件預(yù)處理脈沖電壓：V預(yù)處理脈沖時間：ms

測試結(jié)果

樣品編號

DS(on)(mΩ)V(V)VBR(V)VGS(th)(V)IDSS(nA)IGSS(nA)

????

1????

2

3