[发明专利]增加高温环境老化试验测试样品数量的方法及系统

说明书

本发明涉及一种增加高温环境老化试验测试样品数量的方法及系统，其包括能为被测器件进行环境老化试验提供所需环境的环境试验箱；还包括能控制环境试验箱的风门挡板开启状态的风门挡板控制机构。在试验过程中，根据风门挡板当前的开启角α以及环境试验箱内的当前温度T_real，通过风门挡板控制机构精确快速调整风门挡板的开启角α，从而能改变测试系统的最大允许发热功率，使测试系统一方面能容纳更多的测试样品，另一方面能最大程度节省电能，保证试验的顺利进行。

技术领域

本发明涉及一种方法及系统，尤其是一种增加高温环境老化试验测试样品数量的方法及系统，属于高温环境老化试验的技术领域。

背景技术

高温环境老化寿命试验是评价半导体器件品质常用的一类方法，如HTRB(HighTemperature Reverse Bias，高温反偏试验)、HTGB(High Temperature Gate Bias，高温栅偏试验)、HTFB(High Temperature Forward Bias，高温正偏试验)、HTOL(HighTemperature Operating Life，高温工作寿命)等。高温环境老化寿命试验的原理是将半导体器件放置在高温环境条件下并施加特定的电应力，通过加速器件的老化过程来快速评估其寿命及可靠性。在做这类试验时，需要高温环境试验箱为被测试样品提供试验所需要的恒定高温条件。但在实际的测试时，被测样品会有较显著的发热功率。当被测样品的发热功率超过特定值时，高温环境试验箱将无法维持温度条件恒定，最终导致试验条件严重偏离而失败。为保证试验能够正常进行，需要对被测试样品的数量进行必要限制。

高温环境试验箱的工作原理如图1所示。试验箱由保温层1、风扇4、加热器7、风门8及风门挡板9构成。保温层1的作用是减小环境试验箱内部热量向外界扩散。加热器7的作用是加热高温环境试验箱内部气体的温度。风扇4的作用是驱动环境试验箱内部气体流动。保温层1有一个开口，开口处有一块可以旋转的风门挡板9。风门挡板9的作用是调节环境试验箱内部气体与外部环境的交换速率。可以通过控制风门挡板9的开启角α来控制风门8的打开程度，开启角α可以通过手动的方式在0°～90°范围内调节。

当高温环境试验箱工作在恒温模式时，风门8发开启角α为0。此时高温环境试验箱内部气体与外部隔绝，高温环境试验箱内部空间形成一个对流的通路，使高温环境试验箱内部气体在风扇的驱动一下可以循环流动。图1中浅粗线箭头所指为环境试验箱内部气体的流动方向。高温环境试验箱在工作时，需要设定一个目标温度值T。当高温环境试验箱内部气体低于目标温度值T时，加热器7工作，高温环境试验箱内部气体温度升高。当高温环境试验箱内部气体高于目标温度值T时，加热器7停止工作，高温环境试验箱内部气体的热量通过保温层1耗散，高温环境试验箱内部气体温度降低。如此，通过控制加热器7间歇性地工作，高温环境试验箱内部气体温度可以在目标温度值T附近波动，从来实现了近似的温度条件恒定。当高温环境试验箱进入恒温模式时，加热器7的发热功率P_H(t,T)与高温环境试验箱保温层1的耗散功率P_D(T)相等，也即P_H(t,T)＝P_D(T)。通常情况下，高温环境试验箱保温层1的耗散功率非常小。故高温环境试验箱进入恒温模式后，其加热器7的平均功率也非常低。

当高温环境试验箱的风门挡板9被打开时(开启角0°α≤90°)时，高温环境试验箱内部的一部分高温气体将被排出环境试验箱，同时也有一些来自外界环境的低温气体被吸入高温环境试验箱。因此，高温环境试验箱可以通过风门8实现内部与外部的气体交换。且风门挡板9的开启角越大，高温环境试验箱的内部与外部气体交换速率越快。

通常情况下，高温环境试验箱的风门8主要有两个用处；具体地：一是换气，将环境试验内部不需要的气体排除。例如，高温环境试验箱内部的被测器件3挥发出了有害气体，可通过风门8进行换气。该功能在半导体器件高温老化寿命试验时几乎不采用，一方面是因为测试时通常无特殊气体挥发而无需换气，另一方面是由于换气时若风门9开启程度控制不当会导致温度偏离目标值而影响试验。(注：高温环境试验箱为通用试验仪器，其产品设计时不只是为了半导体器件测试)。