DB13∕T 5696-2023 基于高温反偏试验的GaN HEMT射频功率器件缺陷快速筛选方法.pdf
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1、ICS31.080CCS L 4013河北省地方标准DB13/T 56962023基于高温反偏试验的 GaN HEMT 射频功率器件缺陷快速筛选方法2023-05-06 发布2023-06-06 实施河北省市场监督管理局发 布DB13/T 56962023I目次前言.II引言.III1范围.12规范性引用文件.13术语和定义.14文字符号.15筛选原理.26筛选条件.27筛选系统构成和要求.28筛选方法.29判据.510试验报告.5附录 A(资料性)电压控制及电流采集模块电路.6参考文献DB13/T 56962023II前言本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则第1部分:标准化文件的
2、结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由石家庄市市场监督管理局提出。本文件起草单位:河北博威集成电路有限公司。本文件主要起草人:郭跃伟、王鹏、张博、王静辉、闫志峰、郝永利、王景亮、刘子浩。本文件为首次发布。DB13/T 56962023III引言GaN HEMT功率器件在生产过程中可能会存在一系列缺陷,例如介质缺陷、表面沾污、裂纹、沟道漏电以及局部发热点等,这些缺陷在使用初期不易被发现,而在长期使用中极易导致器件失效。用户使用过程中,尤其在单个模块或组件中使用多个GaN HEMT功率器件的应用场景下,单个器件的失效可能导致
3、整个模块或组件失效或报废,因此对于GaN HEMT功率器件失效率要求更为严苛。高温反偏是在一定的温度下、对器件连续施加一定时间的高温直流反向偏置电应力,通过电热应力的综合作用来加速器件内部物理变化和化学反应过程,促使隐藏于器件内部的各种潜在缺陷在早期暴露出来,从而达到剔除早期失效器件的目的。通过在高温反偏过程中监测器件的电流变化特性,找出缺陷器件和正常器件的电流变化特性差异,达到可在较短时间内剔除存在早期失效风险器件的目的。特制订本文件。DB13/T 569620231基于高温反偏试验的 GaN HEMT 射频功率器件缺陷快速筛选方法1范围本文件规定了基于高温反偏试验的GaN HEMT射频功率
4、器件缺陷快速筛选的筛选原理、筛选条件、筛选系统构成和要求、筛选方法和判据。本文件适用于工业级GaN HEMT射频功率器件的快速筛选,GaN HEMT射频功率模块可参照使用。2规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1缺陷defect特指器件钝化层(或钝化层外)可移动或温度可激活或电场可激活的杂质。3.2漏极电流变化比drain current ratio of changeRCid被测器件在筛选初始时的漏极电流与被测器件在筛选结束时的漏极电流的比值。3.3栅极电流变化比gate current ratio of changeRCig被测器件在筛选初始
5、时的栅极电流与被测器件在筛选结束时的栅极电流的比值。3.4同族器件family device来自同一工艺平台,使用相同的材料、制造工艺、设计规则、封装结构以及相似电路的器件。4文字符号文字符号见表1。表 1文字符号一览表名称和命名文字符号初始漏极电流Idi初始栅极电流Igi结束漏极电流Idf结束栅极电流Igf漏极电流增长速度RDB13/T 5696202325筛选原理早期失效筛选就是要诱发潜在缺陷让器件提前失效,常规应用最广泛的筛选方法是高温反偏试验。在试验过程中,较高的工作温度、稍低于器件击穿电压的反向偏压,可揭示在器件钝化层及场耗尽结构的缺陷。快速筛选是通过在高温反偏过程中监测器件的电流变
6、化特性,找出缺陷器件和正常器件的电流变化特性差异,从而实现在较短时间内剔除存在早期失效风险器件的目的。6筛选条件6.1温度:252;湿度:25%75%,气压:86kPa106kPa。筛选环境应无影响试验结果准确性的机械振动、电磁干扰或其他杂波干扰。6.2被测器件的筛选电压应为额定工作峰值反向电压的 50%80%,反向偏置直流电压的纹波应小于 20%,环境或管壳试验温度通常为 150。筛选时间根据摸底试验(见 8.1.1)确定。7筛选系统构成和要求7.1筛选系统构成筛选系统的示意图如图1所示。各部分组成和功能如下:图 1基于高温反偏筛选系统的示意图a)筛选夹具:确保被测器件与电压控制及电流采集模
7、块稳定连接,计算机控制及数据记录系统通过筛选夹具完成电压控制模块对固定于夹具上被测器件的加电,及电流采集模块对被测器件栅极电流和漏极电流的采集,同时确保被测器件在筛选过程中温度可控;b)电压控制模块:控制试验过程中被测器件筛选电压的开启和关闭,应具备当出现个别被测器件失效时,不影响其他被测器件试验状态的功能。原理图见附录 A;c)电流采集模块:准确采集被测器件的栅极电流及漏极电流并实时上传至数据记录系统。原理图见附录 A;d)计算机控制及数据记录系统:用于设置筛选过程中的筛选参数、在筛选过程中监控筛选状态并保证与设置值一致、记录筛选数据、标记失效器件、系统异常告警或断电等。计算机控制及数据记录
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