[发明专利]一种基于UIS的SiC芯片测试方法

说明书

一种基于UIS的SiC芯片测试方法。涉及一种半导体器件测试方法。包括以下步骤：S100，将待测的碳化硅功率器件进行电性检测，然后从电性检测合格的产品中选取若干只碳化硅功率器件在常温下分别进行UIS极限能力测试，测试出相应的UIS极限能力值，并计算平均UIS极限能力测试值，记作E_max；S200，第一次测试：将UIS极限能力测试的能量设置为E_max的25%‑30%；S300，第二次测试：将UIS测试的能量设置为E_max的20%‑25%，S400，第N‑1次测试：将UIS测试的能量设置为E_max的5%，这一步可以将缺陷密度小于0.1 cm^‑2，甚至更低的管芯筛选出来；S500，第N次测试：将UIS测试的能量设置为E_max的5%，最后一次复测，确保所有潜在风险的管芯被提前激发出来；更加有效解决了SiC功率器件在可靠性端PPM级失效问题。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件测试方法，尤其涉及一种基于UIS的SiC芯片测试方法。

背景技术

相对于传统的功率器件和半导体材料，SiC 材料有着高禁带宽度、高临界击穿场强、高电子饱和速率和高热导率等优势。高禁带宽度使得SiC 功率器件在耐高温和抗辐射方面具有的能力；高击穿场强使得SiC 功率器件的击穿场强为2-4 MV/cm左右，约为传统Si器件的10倍；SiC 材料中的载流子漂移很高，约为2.0x10⁷ cm/s，使得SiC 功率器件能够承受的极限频率很高；高热导率使得产生的热量迅速从器件有源区表面快速的扩散到封装界面处，使得器件具有很好的散热性能，由于同时具有高击穿场强和高热导率的优点，SiC 材料和功率器件在高温和反偏高压环境下的适应能力大于Si 器件。

SiC 功率器件作为电力电子产品重要的组成元件，目前随着市场规模和研究水平已经达到了一定的水准，而且在当今全球化大背景下，随着理论设计和工艺技术的提升，市场规模不断扩大，SiC 功率器件大量的被应用于直流电压转换器、航天航空、电动汽车等领域，对其可靠性也提出更为严苛的需求。近年来，SiC 功率器件在反向雪崩条件、正向浪涌条件、高温以及反偏应力环境下的可靠性问题逐步得到广泛学者的关注，在实际应用的客户端发现碳化硅功率器件存在可靠性失效的问题，当器件长期处于高温反偏的状态下时，会导致器件性能的严重退化，威胁到整个电力系统的稳定性，所以如何提升SiC 功率器件在应用端的可靠性而显得尤为重要，特别解决SiC功率器件PPM级失效问题成为整个行业的难点。

碳化硅芯片在制造和封装的过程中，由于材料本身的缺陷和工艺偏差等原因会产生一些性能不佳的产品，尤其是源自于衬底向外延层贯穿的螺位错（TSD）缺陷，该缺陷会引起器件的反向漏电流增大，对产品的性能与可靠性都会产生影响，并且含有TSD的管芯经过常规电性测试很难将其筛选出来，在可靠性试验过程中存在失效的风险较大。当器件长期处于反向偏压状态时，衬底中引入的TSD会延伸至外延表面，形成漏电通道，当漏电大小增加至一定的数量级，就会形成反向击穿失效点。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种经过梯度UIS测试提前激发潜在风险的产品，解决SiC 功率器件在可靠性端PPM 级失效问题的一种基于UIS的SiC芯片测试方法。

本发明的技术方案是：一种基于UIS的SiC芯片测试方法，包括以下步骤：

S100，将待测的碳化硅功率器件进行电性检测，然后从电性检测合格的产品中选取若干只碳化硅功率器件在常温下分别进行UIS极限能力测试，测试出相应的UIS极限能力值，并计算平均UIS极限能力测试值，记作E_max；

S200，第一次测试：