[发明专利]一种半导体测试电路及方法

说明书

本申请提供一种半导体测试电路及方法，半导体测试电路包括第一测试端、第二测试端、第三测试端以及测试电路，第一测试端与待测试半导体器件的漏极连接，第二测试端与待测试半导体器件的栅极连接，第三测试端与待测试半导体器件的源极连接；测试电路与第二测试端连接，第三测试端接地；第一测试端向待测试半导体器件输入母线电压；测试电路用于在第一时间段内持续输出待测试半导体器件的栅极正向开启电压值的电压，在第二时间段内持续输出待测试半导体器件的栅极反向关断电压值的电压，在第三时间段内持续输出待测试半导体器件的栅极阈值电压检测值的电压。利用本申请提供的电路结构能够对半导体器件的阈值电压的动态特性进行更加精准的检测。

技术领域

本申请涉及半导体技术，特别涉及一种半导体测试电路及方法。

背景技术

半导体器件是电力电子系统中实现功率转换的核心元件，其中，金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)是主要的半导体器件形式之一。传统半导体器件的材料以硅(Si)为主。

相较于传统的Si材料的半导体器件，碳化硅(SiC)材料与氮化镓(GaN)材料的宽禁带半导体器件可以有更优越的性能。SiC作为宽禁带半导体材料，相比于Si材料，具有高临界击穿电场、高热导率、高本征工作温度等优异特性。由SiC制备的肖特基势垒二极管(schottky barrier diode，SBD)、MOSFET等半导体器件具有工作结温高、开关损耗低等优点，因此，有利于电力电子系统实现高频化、轻量化。目前，SiC半导体器件在功率因数校正(power factor correction，PFC)整流、光伏逆变器、车载电驱动系统等领域中应用广泛。

这里以SiC MOSFET类型的半导体器件为例，SiC MOSFET的阈值电压的动态特性会被结温、栅极正向开启电压、栅极反向关断电压、开关频率、开关占空比等多个因素耦合影响。其中，SiC MOSFET的栅氧化层主要是热氧工艺。由于热氧工艺生成的SiO₂在SiC/SiO₂界面存在碳簇原子，碳簇原子在SiC/SiO₂界面以界面陷阱(interface trapped charge)的形式存在。其中，陷阱是指半导体中能够俘获电子或空穴的晶体缺陷或化学中心。在碳化硅MOSFET工作时，这些界面陷阱随着施加的栅极电压应力(栅极正向开启电压或栅极反向关断电压)分别发生俘获电子或空穴的过程。俘获电子或空穴会引起SiC MOSFET的阈值电压发生正向漂移或者负向漂移。

上述发生电压漂移的现象，即为SiC MOSFET(半导体器件)的阈值电压的动态特性。在实际的应用场景中，半导体器件的阈值电压会跟随栅极电压应力在正负方向上的切换发生实时的动态移动，从而产生与产品规格书中标定的静态阈值电压完全不同的动态特性。所以若需要测试半导体器件的阈值电压的动态特性，则所构造的测试评估电路/平台越接近于实际应用场景的测试环境，所评估的半导体器件的阈值电压对应的漂移情况也就越准确。

在现有技术构造的测试评估电路/平台，只能研究单一方向下栅极电压应力引起的阈值电压动态漂移。比如，只能研究正向开启电压或者反向关断电压引起的动态阈值漂移。但半导体器件的实际使用场景通常为栅极正向开启电压与栅极反向关断电压的反复切换，因此，现有技术构造的测试评估电路/平台无法模拟出实际应用场景对于半导体器件的阈值电压的动态特性的测试。有鉴于此，亟需构建出一种新的半导体测试电路，从而能对半导体器件的阈值电压的动态特性进行更加精准的检测。

发明内容

本申请提供一种半导体测试电路及方法，相比于现有技术构造的测试评估电路，本申请模拟了实际应用下的栅极正向开启电压与栅极反向关断电压的反复切换场景，相比于现有技术，本申请构造的测试评估电路能对所测试半导体器件阈值电压的动态特性进行更加精准的检测。