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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

閱讀:701      發(fā)布時間:2024-4-11
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        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)境可靠性測試是進行功率器件壽命評估所的試驗。由于不同標準下的試驗條件并不相同,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、溫度場和濕度場對功率期間進行共同作用。

        本文基于JEDEC標準簡要介紹了HTGB、HTRB、H3TRB試驗所采用的加速老化模型與其適用范圍。

HTGB加速老化模型

        HTGB試驗對應(yīng)器件柵氧化層失效的加速老化物理模型為時間相關(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理及擬合結(jié)果被廣泛應(yīng)用。


HTRB加速老化模型

        HTRB試驗通過在高溫下對器件施加阻斷電壓進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,其對應(yīng)失效的加速老化物理模型為含電壓加速因子的擴充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,相對應(yīng)的加速老化物理模型為Peck模型與HV-H3TRB模型。

廣電計量半導(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"

        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"

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

        廣東省工業(yè)和信息化廳“汽車芯片檢測公共服務(wù)平臺"

        江蘇省發(fā)展和改革委員會“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“大規(guī)模集成電路分析測試平臺"

        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構(gòu)之一,已完成MCU、AI芯片、安全芯片等上百個型號的芯片驗證,并支持完成多款型號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家車廠的認可,出具近400份AEC-Q及AQG324報告,助力100多款車規(guī)元器件量產(chǎn)。



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