[发明专利]对GaN基器件的直流稳态功率老化进行预筛选的方法

说明书

技术领域

本发明涉及直流稳态功率老化技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为达到上述目的，本发明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，本发明提供了一种对GaN基器件的直流稳态功率老化进行预筛选的方法，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70℃；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。