本发明专利技术公开了一种对GaN基器件的直流稳态功率老化进行预筛选的方法，包括：对被测GaN基器件进行封装测试，确定被测GaN基器件的直流稳态功率；采用显微红外热像仪测量器件的结温，并对测量得到的结温进行数学拟和得到被测GaN基器件的峰值结温与直流稳态功率之间的关系，确定被测GaN基器件进行直流稳态功率老化的条件；对被测GaN基器件进行直流稳态功率老化，获得被测GaN基器件各特性参数随时间的变化曲线；由该被测GaN基器件各特性参数随时间的变化曲线确定器件各特性参数趋于稳定的阈值时间，确定器件进行直流稳态老化的时间；对多个被测GaN基器件进行老化筛选，剔除在该阈值时间内器件特性参数难以稳定的器件，实现对GaN基器件的直流稳态功率老化的预筛选。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及直流稳态功率老化
，尤其涉及一种对GaN基器件直流稳态功率老化进行预筛选的方法。
技术介绍
稳态功率老化是在较长的时间内对器件连续施加一定的电应力，通过电、热综合作用来加速器件内部各种物理，化学过程，促使器件内部各种潜在缺陷及早暴露，从而达到剔除早期失效器件的目的。对工艺过程中可能存在的一系列缺陷，如表面玷污、沟道漏电、芯片裂纹、氧化层缺陷等，具有较好的筛选效果。半导体器件的可靠性通常由浴盆曲线的理想化曲线来表示，它由3个区域组成。在第一个区域，失效率随时间减小，称为早期失效期。在第2个区域，失效率达到恒定值，称 为恒定失效率期或使用寿命区。在第三个区域，失效率随时间增大，称为耗损失效期。在第一个区域也就是早期失效期内，器件参数不稳定，器件失效率高。之后在恒定失效率期内器件参数趋于稳定。早期失效期与恒定失效率期之间的时间点一般被称为阈值时间。在进行器件稳态直流功率老化的过程中，确定器件的早期失效期和使用寿命区之间的阈值时间，作为器件进行预筛选的一个依据，可以大大节省进行稳态直流老化的时间，并能保证器件在经过预筛选后达到平稳的使用寿命期，增加了器件在使用过程中的稳定性。采用电功率老化方法筛选GaN基功率器件最关键的问题是确定器件进行稳态功率老化筛选的应力条件，应力条件过低则达不到筛选效果，应力条件过高又有可能温度超过最高允许结温从而导致过应力失效。要想达到最佳筛选效果，则是在器件所能承受的极限功耗条件下对器件进行稳态功率老化，该稳态功率老化采用显微红外测量的方法得到GaN基HEMT器件峰值结温同器件耗散功率之间的关系，进而确定器件进行稳态功率老化筛选的应力条件。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题为达到上述目的，本专利技术的主要目的在于提供一种对GaN基器件直流稳态功率老化进行预筛选的方法。( 二 )技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种，该方法包括对被测GaN基器件进行封装测试，确定被测GaN基器件的直流稳态功率；采用显微红外热像仪测量被测GaN基器件的结温，并对测量得到的结温进行数学拟和得到被测GaN基器件的峰值结温与直流稳态功率之间的关系，确定被测GaN基器件进行直流稳态功率老化的条件以及老化时所处的环境温度的条件； 在该被测GaN基器件进行直流稳态功率老化的条件下对被测GaN基器件进行直流稳态功率老化，获得被测GaN基器件各特性参数随时间的变化曲线；由该被测GaN基器件各特性参数随时间的变化曲线确定器件各特性参数趋于稳定的阈值时间；以及对多个被测GaN基器件进行老化筛选，剔除在该阈值时间内器件特性参数难以稳定的器件，实现对GaN基器件的直流稳态功率老化的预筛选。上述方案中，所述对被测GaN基器件进行封装测试，确定被测GaN基器件的直流稳态功率，包括首先将被测GaN基器件固定在夹具上，该夹具上具有用于抑制和消除被测GaN基器件自激振荡的电路，然后采用直流电源对被测GaN基器件进行直流特性的测量，得到被测GaN基器件在不同的栅压下漏压和漏电流的大小，将该漏压和漏电流相乘得到被测GaN基器件的直流稳态功率。上述方案中，所述采用显微红外热像仪测量被测GaN基器件的结温，并对测量得 到的结温进行数学拟和得到被测GaN基器件的峰值结温与直流稳态功率之间的关系，确定被测GaN基器件进行直流稳态功率老化的条件以及老化时所处的环境温度的条件，包括采用显微红外热像仪测量被测GaN基器件的结温，获得被测GaN基器件的结温分布以及峰值结温，然后通过Origin软件对测量得到的结温分布以及峰值结温进行数学拟和，得到器件的峰值结温与直流稳态功率之间以及峰值结温与器件所处环境温度之间的关系曲线，进而由该关系曲线确定被测GaN基器件进行直流稳态功率老化的条件。上述方案中，所述采用显微红外热像仪测量被测GaN基器件的结温，获得被测GaN基器件的结温分布以及峰值结温，包括显微红外热像仪通过软件将夹具的温度控制在700C ;采用单管封装的器件安装在该夹具上，该夹具通过抑制振荡电路实现器件自激振荡的抑制，输出器件的直流稳态功率；显微红外热像仪通过检测芯片的辐射能量密度分布，由计算机软件换算成表面各点的温度值，确定被测GaN基器件的结温分布以及峰值结温。上述方案中，所述由该关系曲线确定被测GaN基器件进行直流稳态功率老化的条件，是确定被测GaN基器件进行直流稳态功率老化时所处的环境温度即基板的温度、漏端电压及漏端电流，其中基板的温度通过显微红外的方法确定，漏端电压及漏端电流通过采用直流电源对被测GaN基器件进行直流特性的测量得到。上述方案中，所述由该关系曲线确定被测GaN基器件进行直流稳态功率老化的条件，包括由测量得到的被测GaN基器件在不同的栅压下漏压和漏电流，计算得到被测GaN基器件的直流功率；通过Origin的数学分析软件，得到峰值结温与对应直流稳态功率的数学关系曲线；由不同基板温度下测量得到的结果，获得不同环境温度下器件的峰值结温与直流稳态功率之间的关系。上述方案中，所述被测GaN基器件进行直流稳态功率老化的条件，包括采用显微红外热像仪测量器件的结温分布，其环境温度控制在70°C，由于使结温达到Tjm并连续工作，在低电压小功耗结温分布的器件，在高电压大功耗时结温分布可能变得极不均匀，会出现明显的热斑，甚至导致器件失效，而环境对器件的结温和热阻影响较小，所以拟定筛选条件时，应在提高器件的环境温度而降低耗散功率以及降低所加器件漏端电压的条件下进行，所以被测GaN基器件在低于175°C结温的条件下，采用环境温度70°C，偏置条件为漏电压 Vd = 25V，漏电流 Id = 200mA。上述方案中，所述被测GaN基器件的各特性参数包括器件的漏端电流、阈值电压、跨导、肖特基开启电压和反向漏电流的大小。 上述方案中，所述由该被测GaN基器件各特性参数随时间的变化曲线确定器件各特性参数趋于稳定的阈值时间，是由该被测GaN基器件的各个特性参数随时间的变化曲线确定被测GaN基器件特性参数趋于稳定的时间，并确定该趋于稳定的时间为被测GaN基器件参数稳定进入稳态老化工作区的阈值时间。上述方案中，所述对多个被测GaN基器件进行老化筛选时，该多个被测GaN基器件是同一批次的GaN基器件。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果I、本专利技术提供的对GaN基器件直流稳态功率老化进行预筛选的方法，通过显微红外测量方法确定GaN器件直流稳态功率老化的应力条件，在已确定的直流稳态功率条件下 对器件进行一定时间的老化，把器件特性参数趋于平稳的时间点确定为器件早期失效期和稳定使用寿命期的阈值时间，把在阈值时间内难以达到参数稳定的器件进行剔除，实现GaN基器件的直流稳态功率老化的预筛选。2、本专利技术提供的对GaN基器件直流稳态功率老化进行预筛选的方法，用于确定器件早期失效期和恒定失效率期之间的阈值时间，在该时间区间内对同一批次特性参数一致的器件进行预筛选，在该阈值时间内器件参数达到稳定的器件通过筛选，难以趋于稳定的器件进行剔除，实现对GaN基HEMT器件稳态直流功率的老化以及预筛选。该方法无论对于提高器件的稳定性，还是进行器件可靠性的有效评估都具有重要的指导意义。附图说明图I是本专利技术提供的流程图；图2是依照本专利技术实施例测量所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种对GaN基器件的直流稳态功率老化进行预筛选的方法，其特征在于，该方法包括：对被测GaN基器件进行封装测试，确定被测GaN基器件的直流稳态功率；采用显微红外热像仪测量被测GaN基器件的结温，并对测量得到的结温进行数学拟和得到被测GaN基器件的峰值结温与直流稳态功率之间的关系，确定被测GaN基器件进行直流稳态功率老化的条件以及老化时所处的环境温度的条件；在该被测GaN基器件进行直流稳态功率老化的条件下对被测GaN基器件进行直流稳态功率老化，获得被测GaN基器件各特性参数随时间的变化曲线；由该被测GaN基器件各特性参数随时间的变化曲线确定器件各特性参数趋于稳定的阈值时间；以及对多个被测GaN基器件进行老化筛选，剔除在该阈值时间内器件特性参数难以稳定的器件，实现对GaN基器件的直流稳态功率老化的预筛选。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵妙，刘新宇，郑英奎，彭铭曾，魏珂，欧阳思华，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：
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