基于SiC器件的老化试验平台及退化原因的分辨方法技术

本发明专利技术公开了一种基于SiC器件的老化试验平台及退化原因的分辨方法，该平台包括恒温箱、电源模块、信号采集装置以及信号处理装置；恒温箱用于为待测SiC器件提供预设温度；电源模块用于为待测SiC器件提供脉冲电流；信号采集装置用于采集待测SiC器件重复脉冲电流试验前的静态特性参数、重复脉冲电流试验后的静态特性参数和动态特性参数以及裂片后的扫描电镜断面图像；信号处理装置用于判断待测SiC器件的退化原因是否包含双极退化或栅氧退化。通过实施本发明专利技术，将待测SiC器件置于恒温箱中，能够提高测量的静态特性参数和动态特性参数的准确性，在判断退化原因时，加入了裂片后的扫描电镜断面图像，从而使得判断结果更加准确。从而使得判断结果更加准确。从而使得判断结果更加准确。

【技术实现步骤摘要】
基于SiC器件的老化试验平台及退化原因的分辨方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件测试
，具体涉及一种基于SiC器件的老化试验平台及退化原因的分辨方法。

技术介绍

[0002]SiC材料的禁带宽度宽、临界击穿场强大、热导率高，是第三代半导体的典型代表。拥有更高的临界击穿场强、更好的热传导性能、更小的导通电阻、更高的电子饱和速度以及更大的功率密度的SiC材料在功率半导体领域得到了广泛关注。SiC材料的优良特性也使得基于SiC器件的大功率电力电子装备拥有更轻的重量、更小的体积、更快的开关频率、更高的电压、更高的温度承受能力等，进而使得整个系统的功率密度与性能得到极大提升。
[0003]任何SiC器件在双极性运行(PN结，比如MOSFET的体二极管，在导电时)条件下都可能出现双极退化效应。这主要是由SiC衬底及外延上早先存在的基底面位错(BPD)触发的。在双极运行期间，电子与空穴的复合所释放出的能量导致堆垛层错在BPD处蔓延。该堆垛层错将蔓延至芯片的表面，然后停止蔓延。
[0004]然而，目前针对SiC器件出现退化的原因缺少系统的分析，无法实现退化原因的有效解耦，同时缺少针对退化原因研究分析的试验平台。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术实施例提供了涉及一种基于SiC器件的老化试验平台及退化原因的分辨方法，以解决现有技术中缺少针对退化原因研究分析的试验平台的技术问题。
[0006]本专利技术提出的技术方案如下：
[0007]本专利技术实施例第一方面提供一种基于SiC器件的老化试验平台，包括：恒温箱、电源模块、信号采集装置以及信号处理装置；所述恒温箱用于为设置在其中的待测SiC器件提供预设温度，所述预设温度为120℃至200℃的工作温度；所述电源模块用于为待测SiC器件提供脉冲电流；所述信号采集装置用于采集待测SiC器件重复脉冲电流试验前的静态特性参数、重复脉冲电流试验后的静态特性参数和动态特性参数以及裂片后的扫描电镜断面图像；所述信号处理装置用于根据所述静态特性参数的变化、动态特性参数的变化以及所述扫描电镜断面图像判断待测SiC器件的退化原因是否包含双极退化或栅氧退化。
[0008]可选地，该基于SiC器件的老化试验平台还包括：多个印制电路板以及至少两个绝缘支撑件，当待测SiC器件包括多个时，待测SiC器件设置在多个印制电路板上，每个印制电路板上包括多个待测SiC器件；多个印制电路板竖向并排设置在两个绝缘支撑件之间。
[0009]可选地，该基于SiC器件的老化试验平台还包括：可调负载电阻，所述可调负载电阻用于调整待测SiC器件通电回路中的电流，满足不同电流等级的SiC器件的测试需求。
[0010]可选地，该基于SiC器件的老化试验平台还包括：保护装置，所述保护装置用于在待测SiC器件短路工况下，保护所述电源模块以及待测SiC器件。
[0011]本专利技术实施例第二方面提供一种基于SiC器件的退化原因的分辨方法，包括：采集
待测SiC器件重复脉冲电流试验前的静态特性参数、重复脉冲电流试验后的动态特性参数和静态特性参数以及裂片后的扫描电镜断面图像，待测SiC器件置于预设温度下，所述预设温度为120℃至200℃的工作温度；根据所述静态特性参数的变化、动态特性参数的变化以及所述扫描电镜断面图像判断待测SiC器件的退化原因是否包含双极退化或栅氧退化。
[0012]可选地，采集待测SiC器件重复脉冲电流试验前的静态特性参数、重复脉冲电流试验后的动态特性参数和静态特性参数以及裂片后的扫描电镜断面图像，包括：采集待测SiC器件试验前的静态特性参数；对待测SiC器件进行预设次数的脉冲电流测试，采集测试后待测SiC器件的静态特性参数以及动态特性参数；重复进行脉冲电流测试，直至SiC器件失效，采集每次测试后待测SiC器件的静态特性参数以及动态特性参数；当待测SiC器件失效后，采集待测SiC器件裂片后的扫描电镜断面图像。
[0013]可选地，重复进行脉冲电流测试，直至SiC器件失效，包括：重复进行脉冲电流测试，根据静态特性参数和动态特性参数变化的偏移量是否超过预设值判断待测SiC器件是否失效；当偏移量超过预设值时，判断待测SiC器件失效；当未超过预设值时，判断待测SiC器件未失效，继续重复进行脉冲电流测试。
[0014]可选地，根据所述静态特性参数的变化、动态特性参数的变化以及所述扫描电镜断面图像判断待测SiC器件的退化原因是否包含双极退化或栅氧退化，包括：根据所述静态特性参数的变化、动态特性参数的变化判断待测SiC器件的退化原因是否包含双极退化；根据所述静态特性参数的变化、动态特性参数的变化以及所述扫描电镜断面图像判断待测SiC器件的退化原因是否包含栅氧退化。
[0015]可选地，根据所述静态特性参数的变化、动态特性参数的变化以及所述扫描电镜断面图像判断待测SiC器件的退化原因是否包含栅氧退化，包括：根据所述静态特性参数的变化、动态特性参数的变化判断是否满足栅氧退化的条件；当满足时，判断扫描电镜断面图像是否存在异常位置；当存在时，确定待测SiC器件的退化原因中包含栅氧退化。
[0016]本专利技术提供的技术方案，具有如下效果：
[0017]本专利技术实施例提供的基于SiC器件的老化试验平台，通过设置恒温箱，将待测SiC器件置于恒温箱中，恒温箱为进行脉冲电流试验的待测SiC器件提供预设温度；由于待测SiC器件进行重复脉冲电流试验时会产生热量，待测SiC器件的结温会升高，因此将待测SiC器件置于恒定的温度下，能够提高测量的静态特性参数和动态特性参数的准确性，从而提高退化原因判断的准确性。同时，在判断退化原因时，不仅考虑了静态特性参数和动态特性参数，同时还加入了裂片后的扫描电镜断面图像，从而使得判断结果更加准确。
[0018]本专利技术实施例提供的基于SiC器件的退化原因的分辨方法，通过采集预设温度下待测SiC器件的静态特性参数、动态特性参数，由于待测SiC器件进行重复脉冲电流试验时会产生热量，待测SiC器件的结温会升高，因此采集预设温度下的待测SiC器件参数，能够提高测量的静态特性参数和动态特性参数的准确性，从而提高退化原因判断的准确性。同时，在判断退化原因时，不仅考虑了静态特性参数和动态特性参数，同时还加入了裂片后的扫描电镜断面图像，从而使得判断结果更加准确。此外，通过对退化原因的分辨，有利于了解高压大功率SiC器件的失效机理，对推动SiC器件的设计改型，进而提升其长期可靠性的研究提供实验支撑。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是根据本专利技术实施例的基于SiC器件的老化试验平台的结构框图；
[0021]图2是根据本专利技术实施例的绝缘支撑件和印制电路板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于SiC器件的老化试验平台，其特征在于，包括：恒温箱、电源模块、信号采集装置以及信号处理装置；所述恒温箱用于为设置在其中的待测SiC器件提供预设温度，所述预设温度为120℃至200℃的工作温度；所述电源模块用于为待测SiC器件提供脉冲电流；所述信号采集装置用于采集待测SiC器件重复脉冲电流试验前的静态特性参数、重复脉冲电流试验后的静态特性参数和动态特性参数以及裂片后的扫描电镜断面图像；所述信号处理装置用于根据所述静态特性参数的变化、动态特性参数的变化以及所述扫描电镜断面图像判断待测SiC器件的退化原因是否包含双极退化或栅氧退化。2.根据权利要求1所述的基于SiC器件的老化试验平台，其特征在于，还包括：多个印制电路板以及至少两个绝缘支撑件，当待测SiC器件包括多个时，待测SiC器件设置在多个印制电路板上，每个印制电路板上包括多个待测SiC器件；多个印制电路板竖向并排设置在两个绝缘支撑件之间。3.根据权利要求1所述的基于SiC器件的老化试验平台，其特征在于，还包括：可调负载电阻，所述可调负载电阻用于调整待测SiC器件通电回路中的电流，满足不同电流等级的SiC器件的测试需求。4.根据权利要求1所述的基于SiC器件的老化试验平台，其特征在于，还包括：保护装置，所述保护装置用于在待测SiC器件短路工况下，保护所述电源模块以及待测SiC器件。5.一种基于SiC器件的退化原因的分辨方法，其特征在于，包括：采集待测SiC器件重复脉冲电流试验前的静态特性参数、重复脉冲电流试验后的动态特性参数和静态特性参数以及裂片后的扫描电镜断面图像，待测SiC器件置于预设温度下，所述预设温度为120℃至200℃的工作温度；根据所述静态特性参数的变化、动态特性参数的变化以及所述扫描电镜断面图像判断待测SiC器件的退化原因是否包含双极退化或栅氧退化。6.根据权利要求5所述的基于SiC器件的退化原因的分辨方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜泽晨，杨霏，刘瑞，张文婷，安运来，牛喜平，桑玲，魏晓光，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：