T-CASAS 035-2024 用于第三象限續(xù)流的氮化鎵高電子遷移率晶體管(HEMT)動態(tài)導(dǎo)通電阻測試方法

第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟發(fā)布團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)Dynamicon-resistancetestmethodforGaNI 4第三象限續(xù)流電路動態(tài)導(dǎo)通電阻測試原理 請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。引言在GaNHEMT功率器件的柵極信號上升以前，器件電流由源極經(jīng)溝導(dǎo)通時不同。此外，GaNHEMT工作在第三象限續(xù)流模式時存在硬關(guān)斷用于硬開關(guān)電路的GaNHEMT動態(tài)導(dǎo)通電阻測試方法中的測試電路無法用于此對于第三象限續(xù)流模式下的GaNHEMT，其動態(tài)導(dǎo)通電阻退化問題，需要獨立獨評估?；诖?，建立用于第三象限續(xù)流的GaN封裝級器件可能在連續(xù)大電流測試過程結(jié)溫明顯上升，需要進(jìn)行散1用于第三象限續(xù)流的氮化鎵高電子遷移率晶體管(HEMT)動態(tài)導(dǎo)通電阻測試方法本文件描述了用于第三象限續(xù)流模式（包括硬關(guān)斷和零電流關(guān)斷）的氮化鎵高電子遷移率晶體管T/CASAS005—2022用于硬開關(guān)電路的氮化鎵高電子遷移率晶體管動態(tài)導(dǎo)通電阻測試3.1第三象限硬關(guān)斷thirdquadranthard-switch橋臂互補(bǔ)開關(guān)開通，其反向?qū)娏鲝?qiáng)行截止為零、漏極電壓由負(fù)值變?yōu)檎?.2第三象限零電流關(guān)斷thirdquadrantzero-currentswitch3.323.4ID3.5漏極電流的比較值comparativevalueofdrainID(com)進(jìn)行動態(tài)電阻測試時，控制的漏極電流值。通常需要大于器件額定電流值的3.6預(yù)電壓應(yīng)力持續(xù)時間timeofpre-voltPre-tstess3.7Pre-Vstess3.8在被測器件柵極施加兩個開通脈沖信號，使器件實現(xiàn)在設(shè)定電壓、電流下的動態(tài)開關(guān)3.9在被測器件柵極施加多個持續(xù)開通脈沖信號，使器件實現(xiàn)在設(shè)定電壓、電流下的動態(tài)開關(guān)3.10沖信號內(nèi)為雙脈沖或多個持續(xù)脈沖，每組間保持一定時間間隔3.11多組測試之間的電壓應(yīng)力時間timeofvoltagestressbetweendiffe在多組脈沖測試過程中，組與組之間的電壓4第三象限續(xù)流電路動態(tài)導(dǎo)通電阻測試原理3被測管DUT（S2）組成。被測管的開關(guān)狀態(tài)由信號發(fā)生裝置發(fā)出的柵極脈沖信號控制。 DUT_ DUT_ 測量Vin鉗位+-Vin鉗位+-+LILRshIDo———— S1S2S1S2o————ooIDt4 S S1S2S1S2…IS2ooo—bID···tIL給被測器件S2的寄生電容放電，使S2兩端電壓VDS開始下降。當(dāng)VDS下降到反向過零后，S2開始反向?qū)?。因此，?dāng)S2的門極脈沖到來時，S2可以實現(xiàn)零電壓軟開通。S2開通后，電感電流反向減小，電感兩后，其互補(bǔ)管S1開通，流過S2的電流被強(qiáng)行截止，漏極電壓正向過零并迅速上升。如此反復(fù)，使S2在之后的每個脈沖中，都實現(xiàn)了零電壓軟開通以及第三象限硬關(guān)斷。如圖2(c)所示，是采用圖2(a)所示的測試電路，使被測器件工作在第三象限零電流關(guān)斷模式時的關(guān)正常關(guān)斷，此時器件反向續(xù)流電流恰好為零。經(jīng)過一后的每個脈沖開始時，都能實現(xiàn)零電壓軟開通以及第三象限零電流b）測試環(huán)境相對濕度不超過65%。5動態(tài)導(dǎo)通電阻測試模塊DUT動態(tài)導(dǎo)通電阻測試模塊DUT計算機(jī)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)注2：電源系統(tǒng)。用于為測試過程中提供漏極（VDS）及柵極（V將器件安裝在測試裝置上器件工作于第三象限時，其動態(tài)導(dǎo)通電阻測試的一般方法是驅(qū)動器件在規(guī)定的開啟/關(guān)斷電壓、開將器件安裝在測試裝置上將器件安裝在測試裝置上設(shè)置測試參數(shù)：母線電壓（如設(shè)置測試參數(shù)：母線電壓（如Vin）、負(fù)載電感量、負(fù)載電阻值（如有）、開/關(guān)脈沖寬度、連續(xù)脈沖單次測試時間、延遲時間、電壓反偏應(yīng)力時間、多脈沖累計測試時設(shè)置測試參數(shù)：母線電壓（如Vin）、負(fù)載電感量、負(fù)載電阻值（如有）、開/關(guān)脈沖寬度、延遲時間、電壓反偏應(yīng)力時間、雙脈沖累計測試次數(shù)等在連續(xù)脈沖階段，當(dāng)漏極電流I在連續(xù)脈沖階段，當(dāng)漏極電流ID電流上升到比較值ID(com)后，或開通時間達(dá)到tm(on)后，同時測量VDS(on)與在第二個脈沖時，當(dāng)漏極電流ID電流上升到比較值ID(com)后，或開通時間達(dá)到tm(on)后，同時測量VDS(on)與根據(jù)多次重復(fù)測量結(jié)果，判斷根據(jù)多次重復(fù)測量結(jié)果，判斷RDS(dyn)值是否穩(wěn)定根據(jù)多次重復(fù)測試結(jié)果，判斷RDS(dyn)值是否穩(wěn)定輸出最終測試結(jié)果輸出最終測試結(jié)果輸出最終測試結(jié)果輸出最終測試結(jié)果6tm(on)ID(com)Pre-VstressIDOVID(com)Pre-VstressIDOVDS(on)VDS(on)tcp_s Pre-t Pre-tstressTonToffVDSPre-VstressVDSPre-Vstress第1個雙脈沖第2個雙脈沖第NDP個雙tstresststress tm(on)tm(on)tm(on)IDIID(ccom)ID(ccom)ID(ccom)tcp_ctcp_c _ tstresststress tm(on)tm(on)tm(on)IDID(com)ID(com)ID(com)DS(on)OO7而傳統(tǒng)的雙脈沖測試方法與GaNHEMT的實際工況有偏差，因此可通過連續(xù)脈沖測試以期得到更接近真下十分合適；多組脈沖測試中每組脈沖為雙脈沖的情況下既能保證動態(tài)電阻電阻達(dá)到穩(wěn)定而結(jié)溫上升t/IDPre-VstressVV/IDPre-VstressVVOtcp_sPre-tstressTonTofftIDti-IVDSPre-VstressVVVO··第1個雙脈沖第2個雙脈沖第NDP個雙tstresststressooo tm(on)tm(on)tm(on)IDID(com)ID(com)ID(com)VDS————VDS————8tcp_ctcp_c _ tstresststress tm(on)tm(on)tm(on)OID(com)ID(com)ID(com)IDOID(com)ID(com)ID(com)DS(on)b）在控制設(shè)備上，設(shè)置相關(guān)測試參數(shù)，包括供電電壓（Vin）、負(fù)載電感（L）、負(fù)載電阻（RL，應(yīng)力持續(xù)時間（tstress）、連續(xù)脈沖測試計測試時間（tcp_c雙脈沖測試模式中首個脈沖的電流、雙脈沖累計測試次數(shù)（NDP、電壓反偏應(yīng)力時間（tstress）、重復(fù)次數(shù)、延遲時間（tm(on)）等參數(shù)；具體測試要求如下：1)測試動態(tài)電阻時器件外殼溫升（晶圓局部溫升3)第三象限硬關(guān)斷的VDS電壓變化速度4)器件開啟后的鉗位電路延遲時間，漏極電壓、電流震蕩時間均小于1μ5)針對連續(xù)脈沖測試，連續(xù)脈沖單次測試時間宜在100μs～1s，電壓反偏應(yīng)力時間應(yīng)在50ms以上，連續(xù)脈沖累計測試時間宜在1s～1min，以取得穩(wěn)定c）當(dāng)被測器件處于導(dǎo)通狀態(tài)且