技術(shù)科普 | 功率器件環(huán)境可靠性測試的加速老化物理模型

更新時(shí)間：2024-04-11 | 點(diǎn)擊率：2262

高溫柵偏（High Temperature Gate Bias，HTGB）、高溫反偏（High Temperature Reverse Bias，HTRB）、高溫高濕反偏（High Humidity High Temperature Reverse Bias，H3TRB）等環(huán)境可靠性測試是進(jìn)行功率器件壽命評(píng)估所需的試驗(yàn)。由于不同標(biāo)準(zhǔn)下的試驗(yàn)條件并不相同，因而理解上述環(huán)境可靠性測試采用的加速老化物理模型是十分必要的。

溫度場、濕度場和電場是老化測試的加速因子。溫度場的作用是為了增大電子或空穴遷移率，增大碰撞電離或暴露污染離子，進(jìn)而加速柵氧化層或鈍化層老化；電場的作用是為了增大電子遷移速率或積聚污染離子，進(jìn)而加速柵氧化層或鈍化層老化。濕度場的作用是為了增大金屬離子電化學(xué)遷移現(xiàn)象的速率，加快電樹枝的形成，進(jìn)而加速鈍化層老化。一般情況下是上述電場、溫度場和濕度場對(duì)功率期間進(jìn)行共同作用。

本文基于JEDEC標(biāo)準(zhǔn)簡要介紹了HTGB、HTRB、H3TRB試驗(yàn)所采用的加速老化模型與其適用范圍。

HTGB加速老化模型

HTGB試驗(yàn)對(duì)應(yīng)器件柵氧化層失效的加速老化物理模型為時(shí)間相關(guān)介質(zhì)擊穿（Time-Dependent Dielectric Breakdown，TDDB），涉及到電場與溫度場共同作用。在TDDB模型中，基于F-N隧穿效應(yīng)的1/E模型與基于電偶極子交互作用的E模型以其良好的物理機(jī)理及擬合結(jié)果被廣泛應(yīng)用。

HTRB加速老化模型

HTRB試驗(yàn)通過在高溫下對(duì)器件施加阻斷電壓進(jìn)而考核器件的終端和鈍化層，同樣涉及到電場與溫度場的共同作用，其對(duì)應(yīng)失效的加速老化物理模型為含電壓加速因子的擴(kuò)充Eyring模型與逆冪律模型。

H3TRB加速老化模型

H3TRB考核功率半導(dǎo)體器件漏極在電應(yīng)力以及高溫高濕條件下的可靠性，同樣涉及到溫度場、濕度場與電場的共同作用，相對(duì)應(yīng)的加速老化物理模型為Peck模型與HV-H3TRB模型。

廣電計(jì)量半導(dǎo)體服務(wù)優(yōu)勢

工業(yè)和信息化部“面向集成電路、芯片產(chǎn)業(yè)的公共服務(wù)平臺(tái)"

工業(yè)和信息化部“面向制造業(yè)的傳感器等關(guān)鍵元器件創(chuàng)新成果產(chǎn)業(yè)化公共服務(wù)平臺(tái)"

國家發(fā)展和改革委員會(huì)“導(dǎo)航產(chǎn)品板級(jí)組件質(zhì)量檢測公共服務(wù)平臺(tái)"

廣東省工業(yè)和信息化廳“汽車芯片檢測公共服務(wù)平臺(tái)"

江蘇省發(fā)展和改革委員會(huì)“第三代半導(dǎo)體器件性能測試與材料分析工程研究中心"

上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)“大規(guī)模集成電路分析測試平臺(tái)"

在集成電路及SiC領(lǐng)域是技術(shù)能力全面的第三方檢測機(jī)構(gòu)之一，已完成MCU、AI芯片、安全芯片等上百個(gè)型號(hào)的芯片驗(yàn)證，并支持完成多款型號(hào)芯片的工程化和量產(chǎn)。

在車規(guī)領(lǐng)域擁有AEC-Q及AQG324全面服務(wù)能力，獲得了近50家車廠的認(rèn)可，出具近400份AEC-Q及AQG324報(bào)告，助力100多款車規(guī)元器件量產(chǎn)。

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