半导体元件的可靠性评价装置和半导体元件的可靠性评价方法制造方法及图纸

直流电源(3)对试验对象的半导体元件(1

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体元件的可靠性评价装置和半导体元件的可靠性评价方法


[0001]本专利技术涉及一种半导体元件的可靠性评价装置和半导体元件的可靠性评价方法。

技术介绍

[0002]功率MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect Transi stor：金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(Insulated Gate Bipo lar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)等半导体元件能够执行逆变器动作等电力变换动作。在逆变器动作中，半导体元件长时间保持高的直流电压，并且通过开关动作来从直流电压产生交流电压。另一方面，在自然界，常有源自宇宙射线的电磁波或粒子射线等放射线纷飞。如果在半导体元件保持着高电压的期间受到源自宇宙射线的放射线，则有时导致半导体元件破坏。这样的破坏现象被称为SEB(Single Event Burnout：单粒子烧毁)。
[0003]针对SEB的耐受性被称为LTDS(Long Term DC bias Stability，长期直流偏置稳定性)。为了制造LTDS高的半导体元件，需要测量半导体元件的LTDS。SEB是仅以非常低的概率发生的，因此在将半导体元件置于自然界来测量LTDS的方法中，需要进行数百～数千小时以上的长期的观测。
[0004]为了避免这样的长时间的试验而以短时间评价可靠性，已知加速试验。在加速试验中，远远强于自然界的放射线的人工放射线被照射到半导体元件。基于加速试验中的半导体元件的破坏概率，估计自然界中的破坏概率(例如参照专利文献1)。
[0005]专利文献1：日本专利第4935789号公报

技术实现思路

[0006]专利技术要解决的问题
[0007]在专利文献1所记载的加速试验中，需要产生强力的人工放射线的放射线产生装置，并且需要用于从强力的人工放射线保护作业者的防护机构。
[0008]因此，本专利技术的目的在于提供一种能够不照射人工放射线且以短时间评价半导体元件的可靠性的半导体元件的可靠性评价装置和半导体元件的可靠性评价方法。
[0009]用于解决问题的方案
[0010]为了解决上述问题，本专利技术的半导体元件的可靠性评价装置具备：直流电源，对至少一个试验对象的半导体元件施加直流电压；电流检测部，检测包括至少一个试验对象的半导体元件的试验电路的漏电流；测量器，记录漏电流的脉冲波形；以及分析器，基于所记录的脉冲波形，对试验电路中包括的至少一个试验对象的半导体元件的可靠性进行分析。
[0011]专利技术的效果
[0012]根据本专利技术，能够不照射人工放射线且以短时间评价半导体元件的可靠性。
附图说明
[0013]图1是实施方式1的半导体元件的可靠性评价装置的结构图。
[0014]图2是用于说明分析项目A的图。
[0015]图3是用于关于通过分析项目A得到的脉冲的大小Ih说明与试验对象的半导体元件1-1～1-N有关的数据库与参照用半导体元件的数据库的差异的例子的图。
[0016]图4是用于说明分析项目B的图。
[0017]图5是用于关于通过分析项目B得到的脉冲的持续时间tw说明与试验对象的半导体元件1-1～1-N有关的数据库与参照用半导体元件的数据库的差异的例子的图。
[0018]图6是用于说明分析项目C的图。
[0019]图7是用于说明基于脉冲的出现频度估计LTDS的方法的图。
[0020]图8是表示试验对象的半导体元件1-1～1-N的电荷分布和参照用半导体元件的电荷分布的图。
[0021]图9是实施方式5的半导体元件的可靠性评价装置110的结构图。
[0022]图10是实施方式6的半导体元件的可靠性评价装置310的结构图。
[0023]图11是实施方式7的半导体元件的可靠性评价装置410的结构图。
[0024]图12是实施方式8的半导体元件的可靠性评价装置210的结构图。
[0025]图13是表示实施方式9的半导体元件的可靠性评价方法的过程的流程图。
[0026]图14是实施方式10的半导体元件的可靠性评价装置的结构图。
[0027]图15是表示可靠性评价装置10的分析器6的硬件结构的一例的图。
[0028]图16是表示可靠性评价装置10的分析器6的硬件结构的其它例的图。
[0029](附图标记说明)
[0030]1-1～1-N、1A-1～1A-NA、1B-1～1B-NB：半导体元件；2、2A、2B：试验电路；3：直流电源；4、60：电流检测部；4A、4B：电流检测器；5：测量器；6：分析器；7：保护电阻；8：电压计；9：继电器开关；10、110、210、310、410：半导体元件的可靠性评价装置；20、120、220、320A、320B、420：闭合电路；22：电荷供给用电容器；23：限制电阻；24：积分器；24a：运算放大器；24b：电容器；24c：电阻；30-1～30-N：二极管；71：滤波器电路；600：处理电路；130：存储器；140：处理器；250：整流电路。
具体实施方式
[0031]以下，关于实施方式，参照附图来进行说明。
[0032]实施方式1.
[0033]图1是实施方式1的半导体元件的可靠性评价装置的结构图。
[0034]试验对象的半导体元件1-1～1-N是MOSFET或IGBT等。半导体元件1-1～1-N不限定于自消弧型元件，也可以是PiN二极管或肖特基势垒二极管等整流元件。半导体元件的材料不限定于一般的Si，也可以是带隙大的SiC、GaN、Ga203、金刚石等。
[0035]在图1中，示出了N个自消弧型的半导体元件1-1～1-N。将半导体元件1-1称为第一个试验对象的半导体元件，将半导体元件1-N称为第N个试验对象的半导体元件。通过将半导体元件1-1～1-N并联连接来构成试验电路2。对半导体元件1-1～1-N施加相同的电压。通过本实施方式的可靠性评价装置10对试验电路2中包括的N个半导体元件1-1～1-N的可靠
性进行评价。
[0036]半导体元件1-1～1-N各自的漏极端子或集电极端子连接于节点ND1。半导体元件1-1～1-N各自的源极端子或发射极端子连接于节点ND2。为了防止自消弧型元件的误触发，半导体元件1-1～1-N的栅极端子或基极端子与半导体元件1-1～1-N的源极端子或发射极端子短路。
[0037]可靠性评价装置10具备直流电源3、电流检测部4、电压计8、保护电阻7、开关9、测量器5以及分析器6。
[0038]直流电源3、保护电阻7、开关9、试验电路2以及电压计8构成闭合电路20。直流电源3的一端与保护电阻7的一端连接。直流电源3的另一端与地GND连接。保护电阻7的另一端与开关9的一端连接。开关9的另一端与节点ND1连接。试验电路2与节点ND1及节点ND2连接。电流检测部4的一端与节点ND2连接。电流检测部4的另一端与地GND连接。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体元件的可靠性评价装置，具备：直流电源，对至少一个试验对象的半导体元件施加直流电压；电流检测部，检测包括所述至少一个试验对象的半导体元件的试验电路的漏电流；测量器，记录所述漏电流的脉冲波形；以及分析器，基于所记录的所述脉冲波形，对在所述试验电路中包括的所述至少一个试验对象的半导体元件的可靠性进行分析。2.根据权利要求1所述的半导体元件的可靠性评价装置，其中，所述直流电源对并联连接的多个试验对象的半导体元件施加所述直流电压，所述电流检测部检测所述多个试验对象的半导体元件的漏电流之和。3.根据权利要求1所述的半导体元件的可靠性评价装置，其中，所述半导体元件的可靠性评价装置具备二极管，该二极管从所述直流电源向所述试验对象的半导体元件以正向连接。4.根据权利要求1所述的半导体元件的可靠性评价装置，其中，所述电流检测部包括电感成分。5.根据权利要求1所述的半导体元件的可靠性评价装置，其中，所述电流检测部具备电荷供给用电容器、限制电阻以及积分器。6.根据权利要求2所述的半导体元件的可靠性评价装置，其中，连接于所述电流检测部的所述多个试验对象的半导体元件的电容的合计值与所述直流电压之积小于因通过放射线产生的电荷而所述试验对象的半导体元件被破坏所需的电荷的阈值。7.根据权利要求1所述的半导体元件的可靠性评价装置，其中，所述电流检测部包括：第一电流检测器，检测包括一个或并联连接的多个试验对象的半导体元件的第一试验电路的漏电流；以及第二电流检测器，检测包括一个或并联连接的多个试验对象的半导体元件的第二试验电路的漏电流，所述测量器记录由所述第一电流检测器检测的漏电流的第一脉冲波形和由所述第二电流检测器检测的漏电流的第二脉冲波形，所述分析器基于所记录的所述第一脉冲波形，对在所述第一试验电路中包括的一个以上的试验对象的半导体元件的可靠性进行分析...

【专利技术属性】
技术研发人员：河原知洋，和田幸彦，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：