[发明专利]一种功率半导体器件高温偏置测试系统和方法

说明书

本发明提供一种功率半导体器件高温偏置测试系统和方法，系统包括控制模块(1)、温控模块(3)、检测模块(4)、测试通道(5)和电源模块(2)；利用检测模块(4)同时检测功率半导体器件的栅极漏电流、栅极电压、集射极漏电流和集射极电压，且能够实现相同或不同规格的功率半导体器件进行高温栅偏测试和高温阻断测试的单项或双项测试，兼容性好，能够满足批量测试需求，无需配备多台测试系统，成本低，测试效率高，且维护方便，各条测试支路相互独立，彼此安全隔离，相互之间的影响小，检测准确，可靠性高；严格保证了测试电压和测试结温的要求，提高了测试系统的兼容性、利用率和准确性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种功率半导体器件高温偏置测试系统和方法。

背景技术

在系统应用中，影响IGBT模块寿命的因素有电气负荷与环境条件(温度，湿度，灰尘，宇宙射线，机械振动等)。环境因素的影响，不同场合的应用差异可能非常大，具有不确定性。现有研究主要关注IGBT模块在电场、热场及结构场相互耦合作用下寿命或失效情况。IGBT模块在运行时，各部分由于损耗而发热，造成模块温度升高，且温度的改变也将引起模块各层材料电学特性的变化，反过来又将影响到其温度分布，与此同时，温升引起的热应力会使IGBT模块发生疲劳破坏，在疲劳裂纹扩展期，局部的裂纹会造成该区域的电导、热导的降低，进而引起温度升高和电压变化。为满足应用中对性能和寿命要求，研制过程中需对IGBT器件进行一系列的耐久性和可靠性试验，即通过应力的综合作用来加速器件内部的各种物理变化、化学反应的过程，促使潜在缺陷在早期暴露出来。按照相关标准规定，高温栅偏测试和高温阻断测试是IGBT器件两项非常重要的可靠性测试。高温栅偏测试主要用于验证在最高结温等测试条件下栅极漏电流的稳定性，考验对象主要是IGBT栅极氧化层，在测试中需持续监测门极的漏电流和门极电压。高温阻断测试主要用于验证在最高结温、高压等测试条件下集射极漏电流，考验对象主要是IGBT边缘结构和钝化层的弱点或退化效应。

由于高温栅偏测试和高温阻断测试的测试原理和测试条件不同，目前现有的功率半导体器件高温偏置测试一般只能进行单项测试，功能单一，并且不同规格器件、不同温度的兼容性差，不能满足批量测试需求，若批量测试，则需要配备一定数量不同类型的测试设备，生产成本和维护成本均较高。

发明内容

为了克服上述现有技术中功能单一、兼容性差且不能满足批量测试需求的不足，本发明提供一种功率半导体器件高温偏置测试系统，包括：控制模块(1)、温控模块(3)、检测模块(4)、测试通道(5)和电源模块(2)；所述控制模块(1)与温控模块(3)、检测模块(4)和电源模块(2)分别连接；

所述被测功率半导体器件设置于测试通道(5)上；

所述控制模块(1)下发温度控制指令给温控模块(3)并对温控模块(3)进行温度控制，同时利用检测模块(4)检测所述功率半导体器件的栅极漏电流、栅极电压、集射极漏电流和集射极电压。

所述电源模块(2)包括低压电源单元(21)和高压电源单元(22)；

所述测试通道(5)包括多个测试支路，所述多个测试支路并联后，连接于所述低压电源单元(21)和高压电源单元(22)之间。

所述低压电源单元(21)和测试支路之间设有栅极保护电阻，所述栅极保护电阻用于限制功率半导体器件的栅极电流，并保护低压电源单元(21)；

所述高压电源单元(22)和测试支路之间设有集电极保护电阻，所述集电极保护电阻用于限制功率半导体器件的集电极电流，并保护高压电源单元(22)。

检测模块(4)包括栅偏检测单元(41)和阻断检测单元(42)；

栅偏检测单元(41)包括：

栅偏采样电阻，连接于所述测试支路(5)中，用于检测功率半导体器件的栅极漏电流和栅极电压；