一种快速筛选分立器件高温漏电的方法

技术领域

本发明涉及二极管漏电管控方法，尤其涉及一种快速筛选分立器件高温漏电的方法。

背景技术

由于半导体材料本身或者工艺实施过程中的异常导致半导体存在很多缺陷，常见的点缺陷、面缺陷（位错、层错）、界面态等。这些缺陷会在器件关断时产生漏电流，漏电越大，器件的热损耗越大，越难以通过应用的可靠性验证，无法保证在客户端安全的应用，传统的二极管筛选一般只是要求室温在线测筛选。室温下筛选就是将产品送入到测试轨道中，然后测试室温下器件耐压VB对应的漏电IR，若IR大于规格书限定值，则属于不良品。但近年来，传统的二极管的室温在线漏电筛选已经无法满足，汽车电子和碳化硅二极管等半导体高端产品兴起，产品多应用在汽车或充电桩等对器件可靠性要求更高的场所。

发明内容

因此本发明针对以上问题，提供了一种高效精准剔除异常器件，减少器件早期失效，提高产品可靠性的一种快速筛选分立器件高温漏电的方法。

一种快速筛选分立器件高温漏电的方法，包括以下步骤：

S100，获得二极管VF-Tj关系曲线；

S200，测试温下二极管的的VF1值；

S300，测试出常温下二极管的IR1值；

S400，给二极管通大电流加热；

S500，测试出高结温下二极管的IR2；

S600，测试出高结温下二极管的VF2；

S700，根据Tj给定筛选范围。

具体的，步骤S100包括：

S110，将二极管产品放置于与DC测试仪连接的高低温炉中；

S120，将高低温炉温度设置在25℃，待高低温炉温度稳定后，设定DC测试仪的测试电流IF=10mA，测试时间为100us，使用该测试条件测试二极管的VF@25℃值；

S130，VF@25℃值测试完成后，以1℃为增量对高低温炉进行升温，直至升温至150℃，每次升温稳定后分别采用DC测试仪测试二极管产品在I=10mA时，所对应的VF值（同S120测试条件）；最终获得I=10mA条件下，二极管产品VF和结温的关系曲线图。

具体的，步骤S200包括：

常温下先使用电流源1给二极管提供I=10mA的小电流，测试时间为100us，同时电压表获得二极管常温的VF1值。

具体的，步骤S300包括：

测试VF1后间隔20us启动电压源，给二极管提供VB=50V的电压，测试时间100us，同时在常温下使用电流表检测，50V电压下二极管的IR1。

具体的，步骤S400包括：

测试完室温下二极管的IR1后，间隔1ms，使用电流源2给二极管施加一个脉宽为10ms、峰值为12A的方波脉冲IFP，此时器件结温会迅速升至100-150℃。

具体的，步骤S500包括：

步骤S400完成后，间隔50us，启动电压源给二极管提供VB=50V的测试电压，测试时间为100us，同时使用电流表检测二极管的IR2。

具体的，步骤S600包括：

IR2检测后，间隔20us，再启动电流源一给二极管提供I=10mA的小电流，测试时间为100us，同时电压表获得二极管高结温下的VF2值。

具体的，步骤S700包括：

根据已有的VF-Tj关系曲线图，已有VF值了，从关系图中取VF值对应的Tj数值则认为Tj是此VF值对应的结温，根据行业漏电卡控规范，对室温变化到该结温的漏电变化值定义一个筛选范围β，通过管控β值，对产品是否达标进行管控，以达到在线高温漏电筛选的目的，这种方法避免了将所有产品放置烘箱中加热才能测试，并且通过简单的电路连接实现产品批量高温筛选的目的。

一般的高温筛选方法需要将产品放置高低温炉中稳定十分钟后再启动DC测试仪测试，但是高低温炉只有少数的样品放置位置（一般为50个），若产品数量很多的话，需要多次将高低温炉升温和降温，并且多次重复的取出和放置材料。此外温度设定后每次需要稳定十分钟以保证芯片结温等于环境温度，这种筛选方法实际生产中效率太低。本发明采用一种快速筛选分立器件高温漏电的方法，并根据此方法搭建一个电路，电路中通过控制四个开关的状态，分别组成三个回路（分别为IR测试回路，VF测试回路，Ifp加热回路），以实现快速筛选器件高温漏电的目的。

附图说明

图1是高低温炉操作页面示意图，

图2是VF-Tj关系图，

图3是测试时序的示意图，

图4是测试电路结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

一种快速筛选分立器件高温漏电的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100，获得二极管VF-Tj关系曲线；

S200，测试温下二极管的的VF1值；

S300，测试出常温下二极管的IR1值；

S400，给二极管通大电流加热；

S500，测试出高结温下二极管的IR2；

S600，测试出高结温下二极管的VF2；

S700，根据Tj给定筛选范围。

进一步限定，步骤S100包括：

S110，将二极管产品放置于与DC测试仪连接的高低温炉中；

S120，设定高低温炉的环境温度，将高低温炉温度设置在25℃，待高低温炉温度稳定后，设定DC测试仪的测试条件，其中测试电流IF=10mA（小电流下VF和芯片结温为线性负相关曲线，以下VF均在此电流下测试，实现通过测试VF来检测芯片结温），测试时间为100us（测试时间太低时VF值不会稳定，时间太久芯片结温会上升较多，本案采用100us这个测试时间），使用该测试条件测试二极管的VF@25℃值；

S130，VF@25℃值测试完成后，以1℃为增量对高低温炉进行升温，直至升温至150℃，每次升温稳定后分别采用DC测试仪测试二极管产品在I=10mA时，所对应的VF值（同S120测试条件）；最终获得I=10mA条件下，二极管产品VF和结温的关系曲线图。高低温炉操作页面示意图如图1所示，VF-Tj关系图如图2所示。

进一步限定，步骤S200包括：

常温下先使用电流源1给二极管提供I=10mA的小电流，测试时间为100us，同时电压表获得二极管常温的VF1值（正向压降1）。

进一步限定，步骤S300包括：

测试VF1后间隔20us启动电压源，给二极管提供VB=50V的电压，测试时间100us，50V为G1AQ规格书限定器件耐压，同时在常温下使用电流表检测，50V电压下二极管的IR1（漏电1）。

进一步限定，步骤S400包括：

测试完室温下二极管的IR1后，间隔1ms，使用电流源2给二极管施加一个脉宽为10ms、峰值为12A的方波脉冲IFP，此时器件结温会迅速升至100-150℃。根据不同封装需要调整加热电流，产品较小，散热比较差的产品加热电流IFP需要调小一点；产品本体较大，散热比较好的产品IFP就要调大一些。

进一步限定，步骤S500包括：

步骤S400完成后，间隔50us，启动电压源给二极管提供VB=50V的测试电压（该选取产品的规格书要求耐压VB=50V），测试时间为100us，同时使用电流表检测二极管的IR2（漏电2）。

进一步限定，步骤S600包括：

IR2检测后，间隔20us，再启动电流源一给二极管提供I=10mA的小电流，测试时间为100us，同时电压表获得二极管高结温下的VF2值（正向压降2）。

进一步限定，步骤S700包括：

根据已有的VF-Tj关系曲线图，已有VF值了，从关系图中取VF值对应的Tj数值则认为Tj是此VF值对应的结温，根据行业漏电卡控规范，对室温变化到该结温的漏电变化值定义一个筛选范围β，如G1AQ良品范围为β=IR2-IR1≤54uA，通过管控β值，对产品是否达标进行管控（行业通用规定是从25℃到此温度时，漏电变化不能大于该产品在此处的漏电上限的百分之九十，如该产品在VF2对应的温度下，漏电最大为60uA，因此卡控漏电的变化范围就是0-54uA】，以达到在线高温漏电筛选的目的，这种方法避免了将所有产品放置烘箱中加热才能测试，并且通过简单的电路连接实现产品批量高温筛选的目的。测试时序的示意图见附图3

选用G1AQ二极管产品（SOD123-FL封装）作为例子验证此方法，测试方法包括以下几个步骤：

步骤一：获得VF-Tj关系曲线：

将G1AQ二极管产品放置高低温炉中，高低温炉和DC测试仪连接，通过高低温炉设定环境温度，先把高低温炉温度设置在25℃，稳定后DC测试仪开始测试电流IF=10mA情况下（测试时间100us）测试G1AQ二极管的VF@25℃值（二极管正向压降）。

之后烘箱每次升高1℃，待环境温度稳定后分别用DC测试仪测试G1AQ二极管产品I=10mA对应的VF值，温度每次增加1℃，最终到达150℃，每个温度点重复上述的测试操作，最终获得I=10mA条件下，G1AQ二极管产品VF和结温的关系曲线图。

高低温炉操作页面示意图如图1所示，VF-Tj关系图如图2所示。

步骤二：测试出常温下G1AQ的VF1值

常温下先使用电流源1给G1AQ二极管提供小电流I=10mA（测试时间100us），同时电压表获得G1AQ常温的VF1值（正向压降1）。

步骤三：测试出常温下G1AQ的IR1值

测试VF1后间隔20us再启动电压源给G1AQ提供电压VB=50V（测试时间100us），50V为G1AQ规格书限定器件耐压，同时使用电流表检测常温50V电压下G1AQ的IR1（漏电1）。

步骤四：给G1AQ通大电流加热

测试完室温下G1AQ的IR1后，间隔1ms使用电流源2给G1AQ施加一个脉宽为10ms、峰值为12A的方波脉冲IFP（不同封装需要调整），此时器件结温会迅速升高到超过100℃，

步骤五：测试出高结温下G1AQ的IR2

在脉冲结束后间隔50us，再启动电压源给G1AQ提供VB=50V（测试时间100us），同时使用电流表检测高温下G1AQ管的IR2（漏电2）。

步骤六：测试出高结温下G1AQ的VF2

IR2检测后间隔20us，再启动电流源1给G1AQ提供小电流I=10mA（测试时间100us），同时电压表获得G1AQ高结温下的VF2值（正向压降2）。

步骤七：根据Tj给定筛选范围

根据已有的VF-Tj关系曲线图可以计算出VF2对应的结温，对室温变化到该结温的漏电变化值定义一个筛选范围，如G1AQ良品范围为β=IR2-IR1≤70uA，通过管控β值，对产品是否达标进行管控，以达到在线高温漏电筛选的目的，这种方法避免了将所有产品放置烘箱中加热才能测试，并且通过简单的电路连接实现产品批量高温筛选的目的。测试时序的示意图见附图3。

测试前，根据图4示意图，搭建电路。电路中有电压源，电流源1，电流源2，电压表，电流表，开关S1,S2,S3,S4。其中开关均为栅控MOS的开关，可通过程序控制。

此电路根据工作状态可以分为三个工作回路：

1）IR测试回路：

此时开关S2状态为接通，开关S1，S3，S4的状态为断开，此时二极管，电压源，电流表组成回路，电压源提供测试电压VB；

2）VF测试回路：

此时开关S1，S4状态为接通，开关S2，S3状态为断开，此时电流源1，电压源和二极管组成回路，电流源1提供小测试电流I=10mA；

3）Ifp脉冲电流加热回路：

此时开关S3，S4状态为接通，开关S1，S2状态为断开，此时电流源2，电压源和二极管组成回路，电流源2提供大方波脉冲电流Ifp。

测试方法为：

S100，前100us内（测试时间太低时VF值不会稳定，时间太久芯片结温会上升较多，通过实验验证100us时VF值已稳定，因此使用100us作为测试时间）开关S1和开关S4分别闭合，开关S2和开关S3分别断开；电流源1提供10mA的测试电流，通过电压表读数，此时二极管（G1AQ二极管产品）的VF1数值为0.97V；

S200，在间隔20us后的100us内（测试时间太低时VF值不会稳定，时间太久芯片结温会上升较多，通过实验验证100us时VF值已稳定，因此使用100us作为测试时间），闭合开关S2接通，断开开关S1、开关S3和开关S4，电压源为二极管提供50V的电压，通过电流表读数，此时二极管的IR1数值为1.2uA；

S300，再次间隔1ms后的10ms的时间段内（若加热到相同结温，加热时间太短时则要求加热电流很大，加热时间很长时则要求加热电流很小，通过实验验证，加热电流12A，加热时长为10ms时二极管结温可升到预期温度，因此本处选择了10ms），闭合开关S3和开关S4，断开开关S1和开关S2；电流源2给二极管提供加热时间为10ms，峰值为12A的方波脉冲；

S400，再次间隔50us后的100us的时间段内，闭合开关S2，断开开关S1、开关S3和开关S4；电压源提供50V电压，此时通过电流表读数，已被脉冲加热后的二极管IR2的数值是44uA；

S500，再次间隔20us后的100us的时间段内，闭合开关S1和开关S4，开关S2和开关S3再次断开；电流源1给二极管提供10mA测试电流（测试时长也是100us），此时二极管的VF2的数值为0.68V；

S600，通过对比二极管VF-Tj关系图可知此时二极管的结温大概为132℃，此时的漏电与室温的漏电差值IR2-IR1管控应该在54uA以内，实际IR2-IR1=42.8uA，符合产品的良率设计；反之，若同类型产品IR2-IR1不在良品范围内则要报废。本发明对高温IR2值或者高低温差值（IR2-IR1）进行管控，以达到在线高温漏电筛选的目的。

对于本案所公开的内容，还有以下几点需要说明：

（1）、本案所公开的实施例附图只涉及到与本案所公开实施例所涉及到的结构，其他结构可参考通常设计；

（2）、在不冲突的情况下，本案所公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例；

以上，仅为本案所公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本案所公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。