[发明专利]一种基于结构函数的半导体器件寿命分析方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于结构函数的半导体器件寿命分析方法及系统。该方法包括：对待分析半导体器件进行寿命循环试验；对寿命循环试验后的待分析半导体器件进行热测试，得到待分析半导体器件的瞬态响应曲线；根据瞬态响应曲线确定待分析半导体器件的结构函数；待分析半导体器件的结构函数包括积分结构函数和微分结构函数；积分结构函数为待分析半导体器件的热阻与热容之间的函数，微分结构函数为待分析半导体器件的热阻与热容对热阻一阶导数之间的函数；根据积分结构函数和微分结构函数对待分析半导体器件内部的各层结构进行分析，得到待分析半导体器件的寿命分析结果。本发明可以实现半导体内部结构的分析，从而指导半导体性能的优化。

技术领域

本发明涉及半导体寿命分析领域，特别是涉及一种基于结构函数的半导体器件寿命分析方法及系统。

背景技术

以半导体技术为核心的电子系统的应用日益广泛，而且随着半导体技术的进一步发展，电子系统朝着多功能、高集成度和高功率方向发展，电子组件的功率密度不断提高，发热问题成为了制约其发展的重要因素。这对半导体器件的可靠性提出了更高的要求，也意味着对半导体器件的散热设计、散热性能提出了进一步的要求。半导体器件的寿命循环试验是研究其可靠性的有效方法，同时也是器件失效机理分析和寿命评估最有效的手段。

寿命循环试验是指通过施加加热电流使得器件结温升高，再切断加热电流进行冷却，如此反复升温和降温加速器件的老化。现有技术中关于半导体设备的寿命预测，例如MOSFET、二极管、BJT以及LED等器件，是通过寿命循环试验后，根据器件的结温和热阻来分析其寿命和可靠性。由于寿命循环试验的核心是测试器件结温和热阻，通过结温与热阻可对器件的老化和寿命进行初步的判断，但是仅通过结温与热阻无法得到器件内部各层在老化下的结构和热阻变化，进而无法对半导体器件的内部结构进行分析，无法对半导体器件的内部结构进行优化，进而导致无法根据半导体器件的寿命分析结果优化性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于结构函数的半导体器件寿命分析方法及系统，以实现半导体内部结构的分析，从而指导半导体性能的优化。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于结构函数的半导体器件寿命分析方法，包括：

对待分析半导体器件进行寿命循环试验；

对寿命循环试验后的所述待分析半导体器件进行热测试，得到所述待分析半导体器件的瞬态响应曲线；

根据所述瞬态响应曲线确定所述待分析半导体器件的结构函数；所述待分析半导体器件的结构函数包括积分结构函数和微分结构函数；所述积分结构函数为所述待分析半导体器件的热阻与热容之间的函数，所述微分结构函数为所述待分析半导体器件的热阻与热容对热阻一阶导数之间的函数；

根据所述积分结构函数和所述微分结构函数对所述待分析半导体器件内部的各层结构进行分析，得到所述待分析半导体器件的寿命分析结果。

可选的，所述对寿命循环试验后的所述待分析半导体器件进行热测试，得到所述待分析半导体器件的瞬态响应曲线，具体包括：

对所述待分析半导体器件施加加热电流，施加所述加热电流的时长为第一时长；

对所述待分析半导体器件施加测量电流，施加所述测量电流的时长为第二时长；所述测量电流小于所述加热电流；

获取施加所述测量电流阶段所述待分析半导体器件的PN结正向压降随时间变化的曲线；

结合所述待分析半导体器件的K系数和所述PN结正向压降随时间变化的曲线，确定所述待分析半导体器件的瞬态响应曲线；所述K系数为温度敏感系数。

可选的，所述根据所述瞬态响应曲线确定所述待分析半导体器件的结构函数，具体包括：

对所述瞬态响应曲线进行拟合、求导和反卷积，确定时间常数谱；