本發明專利技術公開了一種對GaN基器件的直流穩態功率老化進行預篩選的方法，包括：對被測GaN基器件進行封裝測試，確定被測GaN基器件的直流穩態功率；采用顯微紅外熱像儀測量器件的結溫，并對測量得到的結溫進行數學擬和得到被測GaN基器件的峰值結溫與直流穩態功率之間的關系，確定被測GaN基器件進行直流穩態功率老化的條件；對被測GaN基器件進行直流穩態功率老化，獲得被測GaN基器件各特性參數隨時間的變化曲線；由該被測GaN基器件各特性參數隨時間的變化曲線確定器件各特性參數趨于穩定的閾值時間，確定器件進行直流穩態老化的時間；對多個被測GaN基器件進行老化篩選，剔除在該閾值時間內器件特性參數難以穩定的器件，實現對GaN基器件的直流穩態功率老化的預篩選。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及直流穩態功率老化
，尤其涉及一種對GaN基器件直流穩態功率老化進行預篩選的方法。
技術介紹
穩態功率老化是在較長的時間內對器件連續施加一定的電應力，通過電、熱綜合作用來加速器件內部各種物理，化學過程，促使器件內部各種潛在缺陷及早暴露，從而達到剔除早期失效器件的目的。對工藝過程中可能存在的一系列缺陷，如表面玷污、溝道漏電、芯片裂紋、氧化層缺陷等，具有較好的篩選效果。半導體器件的可靠性通常由浴盆曲線的理想化曲線來表示，它由3個區域組成。在第一個區域，失效率隨時間減小，稱為早期失效期。在第2個區域，失效率達到恒定值，稱 為恒定失效率期或使用壽命區。在第三個區域，失效率隨時間增大，稱為耗損失效期。在第一個區域也就是早期失效期內，器件參數不穩定，器件失效率高。之后在恒定失效率期內器件參數趨于穩定。早期失效期與恒定失效率期之間的時間點一般被稱為閾值時間。在進行器件穩態直流功率老化的過程中，確定器件的早期失效期和使用壽命區之間的閾值時間，作為器件進行預篩選的一個依據，可以大大節省進行穩態直流老化的時間，并能保證器件在經過預篩選后達到平穩的使用壽命期，增加了器件在使用過程中的穩定性。采用電功率老化方法篩選GaN基功率器件最關鍵的問題是確定器件進行穩態功率老化篩選的應力條件，應力條件過低則達不到篩選效果，應力條件過高又有可能溫度超過最高允許結溫從而導致過應力失效。要想達到最佳篩選效果，則是在器件所能承受的極限功耗條件下對器件進行穩態功率老化，該穩態功率老化采用顯微紅外測量的方法得到GaN基HEMT器件峰值結溫同器件耗散功率之間的關系，進而確定器件進行穩態功率老化篩選的應力條件。
技術實現思路
(一 )要解決的技術問題為達到上述目的，本專利技術的主要目的在于提供一種對GaN基器件直流穩態功率老化進行預篩選的方法。( 二 )技術方案為達到上述目的，本專利技術提供了一種，該方法包括對被測GaN基器件進行封裝測試，確定被測GaN基器件的直流穩態功率；采用顯微紅外熱像儀測量被測GaN基器件的結溫，并對測量得到的結溫進行數學擬和得到被測GaN基器件的峰值結溫與直流穩態功率之間的關系，確定被測GaN基器件進行直流穩態功率老化的條件以及老化時所處的環境溫度的條件； 在該被測GaN基器件進行直流穩態功率老化的條件下對被測GaN基器件進行直流穩態功率老化，獲得被測GaN基器件各特性參數隨時間的變化曲線；由該被測GaN基器件各特性參數隨時間的變化曲線確定器件各特性參數趨于穩定的閾值時間；以及對多個被測GaN基器件進行老化篩選，剔除在該閾值時間內器件特性參數難以穩定的器件，實現對GaN基器件的直流穩態功率老化的預篩選。上述方案中，所述對被測GaN基器件進行封裝測試，確定被測GaN基器件的直流穩態功率，包括首先將被測GaN基器件固定在夾具上，該夾具上具有用于抑制和消除被測GaN基器件自激振蕩的電路，然后采用直流電源對被測GaN基器件進行直流特性的測量，得到被測GaN基器件在不同的柵壓下漏壓和漏電流的大小，將該漏壓和漏電流相乘得到被測GaN基器件的直流穩態功率。上述方案中，所述采用顯微紅外熱像儀測量被測GaN基器件的結溫，并對測量得 到的結溫進行數學擬和得到被測GaN基器件的峰值結溫與直流穩態功率之間的關系，確定被測GaN基器件進行直流穩態功率老化的條件以及老化時所處的環境溫度的條件，包括采用顯微紅外熱像儀測量被測GaN基器件的結溫，獲得被測GaN基器件的結溫分布以及峰值結溫，然后通過Origin軟件對測量得到的結溫分布以及峰值結溫進行數學擬和，得到器件的峰值結溫與直流穩態功率之間以及峰值結溫與器件所處環境溫度之間的關系曲線，進而由該關系曲線確定被測GaN基器件進行直流穩態功率老化的條件。上述方案中，所述采用顯微紅外熱像儀測量被測GaN基器件的結溫，獲得被測GaN基器件的結溫分布以及峰值結溫，包括顯微紅外熱像儀通過軟件將夾具的溫度控制在700C ;采用單管封裝的器件安裝在該夾具上，該夾具通過抑制振蕩電路實現器件自激振蕩的抑制，輸出器件的直流穩態功率；顯微紅外熱像儀通過檢測芯片的輻射能量密度分布，由計算機軟件換算成表面各點的溫度值，確定被測GaN基器件的結溫分布以及峰值結溫。上述方案中，所述由該關系曲線確定被測GaN基器件進行直流穩態功率老化的條件，是確定被測GaN基器件進行直流穩態功率老化時所處的環境溫度即基板的溫度、漏端電壓及漏端電流，其中基板的溫度通過顯微紅外的方法確定，漏端電壓及漏端電流通過采用直流電源對被測GaN基器件進行直流特性的測量得到。上述方案中，所述由該關系曲線確定被測GaN基器件進行直流穩態功率老化的條件，包括由測量得到的被測GaN基器件在不同的柵壓下漏壓和漏電流，計算得到被測GaN基器件的直流功率；通過Origin的數學分析軟件，得到峰值結溫與對應直流穩態功率的數學關系曲線；由不同基板溫度下測量得到的結果，獲得不同環境溫度下器件的峰值結溫與直流穩態功率之間的關系。上述方案中，所述被測GaN基器件進行直流穩態功率老化的條件，包括采用顯微紅外熱像儀測量器件的結溫分布，其環境溫度控制在70°C，由于使結溫達到Tjm并連續工作，在低電壓小功耗結溫分布的器件，在高電壓大功耗時結溫分布可能變得極不均勻，會出現明顯的熱斑，甚至導致器件失效，而環境對器件的結溫和熱阻影響較小，所以擬定篩選條件時，應在提高器件的環境溫度而降低耗散功率以及降低所加器件漏端電壓的條件下進行，所以被測GaN基器件在低于175°C結溫的條件下，采用環境溫度70°C，偏置條件為漏電壓 Vd = 25V，漏電流 Id = 200mA。上述方案中，所述被測GaN基器件的各特性參數包括器件的漏端電流、閾值電壓、跨導、肖特基開啟電壓和反向漏電流的大小。 上述方案中，所述由該被測GaN基器件各特性參數隨時間的變化曲線確定器件各特性參數趨于穩定的閾值時間，是由該被測GaN基器件的各個特性參數隨時間的變化曲線確定被測GaN基器件特性參數趨于穩定的時間，并確定該趨于穩定的時間為被測GaN基器件參數穩定進入穩態老化工作區的閾值時間。上述方案中，所述對多個被測GaN基器件進行老化篩選時，該多個被測GaN基器件是同一批次的GaN基器件。(三)有益效果從上述技術方案可以看出，本專利技術具有以下有益效果I、本專利技術提供的對GaN基器件直流穩態功率老化進行預篩選的方法，通過顯微紅外測量方法確定GaN器件直流穩態功率老化的應力條件，在已確定的直流穩態功率條件下 對器件進行一定時間的老化，把器件特性參數趨于平穩的時間點確定為器件早期失效期和穩定使用壽命期的閾值時間，把在閾值時間內難以達到參數穩定的器件進行剔除，實現GaN基器件的直流穩態功率老化的預篩選。2、本專利技術提供的對GaN基器件直流穩態功率老化進行預篩選的方法，用于確定器件早期失效期和恒定失效率期之間的閾值時間，在該時間區間內對同一批次特性參數一致的器件進行預篩選，在該閾值時間內器件參數達到穩定的器件通過篩選，難以趨于穩定的器件進行剔除，實現對GaN基HEMT器件穩態直流功率的老化以及預篩選。該方法無論對于提高器件的穩定性，還是進行器件可靠性的有效評估都具有重要的指導意義。附圖說明圖I是本專利技術提供的流程圖；圖2是依照本專利技術實施例測量所本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種對GaN基器件的直流穩態功率老化進行預篩選的方法，其特征在于，該方法包括：對被測GaN基器件進行封裝測試，確定被測GaN基器件的直流穩態功率；采用顯微紅外熱像儀測量被測GaN基器件的結溫，并對測量得到的結溫進行數學擬和得到被測GaN基器件的峰值結溫與直流穩態功率之間的關系，確定被測GaN基器件進行直流穩態功率老化的條件以及老化時所處的環境溫度的條件；在該被測GaN基器件進行直流穩態功率老化的條件下對被測GaN基器件進行直流穩態功率老化，獲得被測GaN基器件各特性參數隨時間的變化曲線；由該被測GaN基器件各特性參數隨時間的變化曲線確定器件各特性參數趨于穩定的閾值時間；以及對多個被測GaN基器件進行老化篩選，剔除在該閾值時間內器件特性參數難以穩定的器件，實現對GaN基器件的直流穩態功率老化的預篩選。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙妙，劉新宇，鄭英奎，彭銘曾，魏珂，歐陽思華，
申請(專利權)人：中國科學院微電子研究所，
類型：發明
國別省市：
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