GaN器件的可靠性测试方法、装置和系统制造方法及图纸

本申请涉及一种GaN器件的可靠性测试方法、装置和系统。可靠性测试方法通过获取GaN器件的瞬时电流曲线；其中，瞬时电流曲线为GaN器件经施加脉冲信号得到；脉冲信号为脉冲宽度小于或等于1微秒的信号。基于瞬时电流曲线进行分析，得到GaN器件的可靠性分析结果。脉冲宽度小的脉冲信号可向GaN器件施加短脉冲电应力，GaN器件的栅极区域可以施加较大的瞬态累加电压应力；同时，实时监测、分析每个短脉冲电应力后GaN器件的电流波形，可获取器件退化、失效的动态全过程行为。本申请实施例的测试方法简单、易操作，在短脉冲的条件下，可施加比传统测试方法更高的电压强度，能够分析器件的可靠性，比对不同器件结构参数之间的优劣性。

【技术实现步骤摘要】
GaN器件的可靠性测试方法、装置和系统
本申请涉及电子器件测试
，特别是涉及一种GaN(氮化镓)器件的可靠性测试方法、装置和系统。
技术介绍
以GaN材料为代表的第三代半导体材料，凭借禁带宽度大、击穿电场高、电子迁移率高以及热导率高等优越的材料性能，成为电力电子器件研究的热点，是新一代战略性电子产业。虽然GaN材料的商用功率电子器件已经推出，但在实现过程中，专利技术人发现传统技术中至少存在如下问题：GaN器件的可靠性无法得到有效、准确地评估，制约其在电力电子模块及终端应用系统上的推广应用。
技术实现思路
基于此，有必要针对GaN器件的可靠性无法得到有效、准确地评估的问题，提供一种GaN器件的可靠性测试方法、装置和系统。为了实现上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种GaN器件的可靠性测试方法，包括：获取GaN器件的瞬时电流曲线；其中，瞬时电流曲线为GaN器件经施加脉冲信号得到；脉冲信号为脉冲宽度小于或等于1微秒的信号。基于瞬时电流曲线进行分析，得到GaN器件的可靠性分析结果。在其中一个实施例中，可靠性分析结果包括以下分析结果中的任意一种或任意组合：失效机理分析结果、失效阈值分析结果、漏电通路分析结果以及漏电行为分析结果。在其中一个实施例中，基于瞬时电流曲线进行分析，得到GaN器件的可靠性分析结果的步骤包括：分析瞬时电流曲线的曲线信息，得到可靠性分析结果；曲线信息包括以下信息中的任意一种或任意组合：峰值强度、反向电流强度、电流变化曲率以及积分强度。在其中一个实施例中，脉冲宽度的取值范围为10纳秒至500纳秒。在其中一个实施例中，脉冲信号为正向方波脉冲信号；其中，正向方波脉冲信号的脉冲幅度的取值范围为1伏特至10000伏特；或，脉冲信号为反向方波脉冲信号；其中，反向方波脉冲信号的脉冲幅度的取值范围为-1伏特至-10000伏特。在其中一个实施例中，获取GaN器件的瞬时电流曲线的步骤之前，还包括步骤：向GaN器件发送脉冲信号。另一方面，本申请实施例还提供了一种GaN器件的可靠性测试装置，包括：瞬时电流曲线获取模块，用于获取GaN器件的瞬时电流曲线；其中，瞬时电流曲线为GaN器件经施加脉冲信号得到；脉冲信号为脉冲宽度小于或等于1微秒的信号。可靠性分析模块，用于基于瞬时电流曲线进行分析，得到GaN器件的可靠性分析结果。在其中一个实施例中，提供了一种GaN器件的可靠性测试系统，包括：脉冲发生器，以及连接脉冲发生器的处理设备。脉冲发生器和处理设备用于连接GaN器件；脉冲发生器向GaN器件发送脉冲信号；其中，脉冲信号的脉冲宽度小于或等于1微秒；处理设备实现如上述的GaN器件的可靠性测试方法。在其中一个实施例中，脉冲发生器为传输线脉冲发生器；处理设备包括用于连接GaN器件的示波器，以及分别连接传输线脉冲发生器和示波器的处理器；处理器实现如上述的GaN器件的可靠性测试方法。在其中一个实施例中，脉冲发生器和处理设备用于连接GaN器件的栅极管脚；或，脉冲发生器和处理设备用于连接GaN器件的漏极管脚。在其中一个实施例中，提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：获取GaN器件的瞬时电流曲线；其中，瞬时电流曲线为GaN器件经施加脉冲信号得到；脉冲信号为脉冲宽度小于或等于1微秒的信号。基于瞬时电流曲线进行分析，得到GaN器件的可靠性分析结果。在其中一个实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：获取GaN器件的瞬时电流曲线；其中，瞬时电流曲线为GaN器件经施加脉冲信号得到；脉冲信号为脉冲宽度小于或等于1微秒的信号。基于瞬时电流曲线进行分析，得到GaN器件的可靠性分析结果。上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：通过获取GaN器件的瞬时电流曲线；其中，瞬时电流曲线为GaN器件经施加脉冲信号得到；脉冲信号为脉冲宽度小于或等于1微秒的信号。基于瞬时电流曲线进行分析，得到GaN器件的可靠性分析结果。脉冲宽度小的脉冲信号可向GaN器件施加短脉冲电应力，GaN器件的栅极区域可以施加较大的瞬态累加电压应力；同时，实时监测、分析每个短脉冲电应力后GaN器件的电流波形，可获取器件退化、失效的动态全过程行为。本申请实施例的测试方法简单、易操作，在短脉冲的条件下，可施加比传统测试方法更高的电压强度，能够分析器件的可靠性，比对不同器件结构参数之间的优劣性。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为一个实施例中GaN器件的可靠性测试方法的第一示意性流程图；图2为一个实施例中GaN器件的可靠性测试方法的瞬时电流曲线示意图；图3为一个实施例中GaN器件的可靠性测试方法的第二示意性流程图；图4为一个实施例中GaN器件的可靠性测试方法的脉冲信号示意图；图5为一个实施例中GaN器件的可靠性测试方法的第三示意性流程图；图6为一个实施例中GaN器件的可靠性测试系统的第一示意性结构图；图7为一个实施例中GaN器件的可靠性测试系统的第二示意性结构图；图8为一个实施例中GaN器件的可靠性测试系统的第三示意性结构图；图9为一个实施例中GaN器件的可靠性测试装置的结构示意图；图10为一种计算机设备的结构示意图。具体实施方式为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。目前，GaN功率器件的可靠性测试通常参考Si器件的测试方案，没有针对GaN独特的器件结构设计实验方案，可靠性测试方法和技术缺乏积累和系统性研究，导致测试的数据无法科学有效的评估其可靠性水平。因此，开发有效的测试方法和技术显得十分重要。目前，针对p-GaN栅结构以及绝缘栅结构的常关型GaN功率电子器件，传统的可靠性测试方法主要采用与时间相关的栅介质击穿(TDDB)以及栅压偏置温度不稳定性(BTI)等测试分析手段。上述可靠性测试方法由于在栅极施加的电应力为连续电压或宽脉冲电压(脉冲宽度大于1微秒)，无法满足高开关响应速度下，栅极退化过程中的实际情况。另外，连续电压和宽脉冲电压施加的电压值不能太高，否则器件将被击穿。同时，传统技术缺乏准确提取栅极结构在电应力条件的动态退化的技术手段，无法为器件的提升改进提供有效支撑。本申请实施例对GaN器件施加脉冲宽度更小的脉冲信号，并基于瞬时电流曲线进行可靠性分析；在短脉冲条件下，可对GaN器件试验更高的电压，观察到不同的失效现象。在一个实施例中，提供一种GaN器件的可靠性测试方法，如图1所示，图1为一个实施例中GaN器件的可靠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GaN器件的可靠性测试方法，其特征在于，包括：获取GaN器件的瞬时电流曲线；其中，所述瞬时电流曲线为所述GaN器件经施加脉冲信号得到；所述脉冲信号为脉冲宽度小于或等于1微秒的信号；基于所述瞬时电流曲线进行分析，得到所述GaN器件的可靠性分析结果。

【技术特征摘要】
1.一种GaN器件的可靠性测试方法，其特征在于，包括：获取GaN器件的瞬时电流曲线；其中，所述瞬时电流曲线为所述GaN器件经施加脉冲信号得到；所述脉冲信号为脉冲宽度小于或等于1微秒的信号；基于所述瞬时电流曲线进行分析，得到所述GaN器件的可靠性分析结果。2.根据权利要求1所述的GaN器件的可靠性测试方法，其特征在于，所述可靠性分析结果包括以下分析结果中的任意一种或任意组合：失效机理分析结果、失效阈值分析结果、漏电通路分析结果以及漏电行为分析结果。3.根据权利要求2所述的GaN器件的可靠性测试方法，其特征在于，基于所述瞬时电流曲线进行分析，得到所述GaN器件的可靠性分析结果的步骤包括：分析所述瞬时电流曲线的曲线信息，得到所述可靠性分析结果；所述曲线信息包括以下信息中的任意一种或任意组合：峰值强度、反向电流强度、电流变化曲率以及积分强度。4.根据权利要求1至3任意一项所述的GaN器件的可靠性测试方法，其特征在于，所述脉冲宽度的取值范围为10纳秒至500纳秒。5.根据权利要求4所述的GaN器件的可靠性测试方法，其特征在于，所述脉冲信号为正向方波脉冲信号；其中，所述正向方波脉冲信号的脉冲幅度的取值范围为1伏特至10000伏特；或，所述脉冲信号为反向方波脉冲信号；其中，所述反向方波脉冲信号的脉冲幅度的取值范围为-1伏特至-10000伏特。6.根据权利要求1至3任意一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺致远，陈义强，方文啸，苏伟，肖庆中，恩云飞，
申请(专利权)人：中国电子产品可靠性与环境试验研究所工业和信息化部电子第五研究所中国赛宝实验室，
类型：发明
国别省市：广东,44