一种基于半导体功率器件和模块的系统

技术领域

本发明属于半导体功率器件加工技术领域，尤其涉及一种基于半导体功率器件和模块的系统。

背景技术

功率器件的可靠性通常由器件在不失效的前提下能够吸收的最大能量来衡量，该最大能量受到功率器件内部的结构参数的限制，并且该最大能量被器件内部的电热特性严重的影响。

在半导体功率器件的生产过程中，需要对其进行测试，从而获得产品的质量参数，有助于改善生产效率，提升产品质量。但是现有的测试系统的功能单一，检测参数少，不利于全面充分掌握产品的信息。

发明内容

本发明提供一种基于半导体功率器件和模块的系统，旨在解决现有技术存在的问题。

本发明是这样实现的，一种基于半导体功率器件和模块的系统，包括半导体晶圆测试模块、动态测试模块、瞬态测试模块、工况测试模块和主控计算机：

所述半导体晶圆测试模块连接所述主控计算机，所述半导体晶圆测试模块用于通过机器视觉执行对准、检测和识别以帮助制造集成电路和其他半导体设备中使用的高质量晶圆；所述机器视觉可使晶圆加工自动化，实现精度校准，检测接合制动垫和探针针尖，并测量晶体结构的关键尺寸；

所述动态测试模块连接所述主控计算机，所述动态测试模块用于通过在线进行大批量功率器件的动态特性数据的收集并进行动态特性的筛选和表征，同时对测试形成的结果进行保存，对生产质量进行把关以及设计性能的验证；

所述瞬态测试模块连接所述主控计算机，所述瞬态测试模块用于通过快速记录芯片和器件由工作电流快速切换到小电流的电压变化过程，并利用温度敏感系数k转换为瞬态温度响应曲线，即可得出芯片和器件不同组成部分的性能；

所述工况测试模块连接所述主控计算机，且包括半导体功率器件输入接口装置、半导体功率器件输出接口装置、电源供给装置、数据采集装置、数据处理装置和数据显示装置，所述数据采集采集装置采集同一工况下半导体功率器件的电压、电阻和电感参数，并将上述参数存储到主控计算机形成待测试半导体功率器件参数系列。

优选的，所述动态测试模块包括能对功率器件进行所需动态测试的测试电路一，所述动态测试电路包括电源VR；设置于所述电源VR放电通道上的电流切断器；测试电路对待测功率器件测试异常时，通过电流切断器切断电源VR的放电回路。

优选的，还包括高温特性测试模块，其用于通过电流加热半导体器件，测试所述半导体器件的温敏参数TSP，并利用测试得到的温敏参数TSP计算半导体器件当前的结温。

优选的，所述高温特性测试模块包括用于向半导体器件内注入加热电流的电源、用于对半导体器件进行结温测试的结温测试系统以及用于测试半导体器件高温特性的高温特性测试系统，高温特性测试系统、结温测试系统以及电源通过开关电路与待测试半导体器件电连接，所述开关电路、高温特性测试系统、结温测试系统以及电源均与测试控制器电连接，测试控制器通过开关电路的工作状态能控制待测试半导体器件与高温特性测试系统、结温测试系统和/或电源的电连接；

测试控制器控制电源与待测试半导体器件电连接，以使得电源向待测试半导体器件内输入电流；

在对半导体器件通电所需时间后，利用结温测试系统测试所述半导体器件的温敏参数TSP，并利用测试得到的温敏参数TSP计算半导体器件当前的结温；

若结温测试系统测试得到半导体器件的结温与测试目标温度Tj-test间的差值大于预设阈值时，重复上述通电与测试过程，直至半导体器件的结温与测试目标温度Tj-test间的差值与预设阈值匹配；

测试控制器控制高温特性测试系统与待测试半导体器件的电连接，以利用高温特性测试系统测试半导体器件的高温特性。

优选的，所述电源为恒流源或恒压源。

优选的，所述测试控制器包括计算机。

优选的，所述动态测试模块还包括测试电路二、信号发生器和红外热成像仪，用于安装被测器件的测试电路二与信号发生器连接，所述红外热成像仪的观测窗口对准被测器件，且所述红外成像仪用于拍摄及显示测试过程中被测器件T的温度分布图像。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种基于半导体功率器件和模块的系统，通过设置半导体晶圆测试模块，半导体晶圆测试模块用于通过机器视觉执行对准、检测和识别以帮助制造集成电路和其他半导体设备中使用的高质量晶圆；机器视觉可使晶圆加工自动化，实现精度校准，检测接合制动垫和探针针尖，并测量晶体结构的关键尺寸；

动态测试模块连接主控计算机，动态测试模块用于通过在线进行大批量功率器件的动态特性数据的收集并进行动态特性的筛选和表征，同时对测试形成的结果进行保存，对生产质量进行把关以及设计性能的验证；

瞬态测试模块用于通过快速记录芯片和器件由工作电流快速切换到小电流的电压变化过程，并利用温度敏感系数k转换为瞬态温度响应曲线，即可得出芯片和器件不同组成部分的性能；

另外还通过设置工况测试模块，工况测试模块可以采集同一工况下半导体功率器件的电压、电阻和电感参数。从而充分掌握半导体功率器件的参数信息，有助于改善生产效率，提升产品质量。

附图说明

图1为本发明的一种基于半导体功率器件和模块的系统的整体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于半导体功率器件和模块的系统，包括半导体晶圆测试模块、动态测试模块、瞬态测试模块、工况测试模块、高温特性测试模块和主控计算机：

半导体晶圆测试模块连接主控计算机，半导体晶圆测试模块用于通过机器视觉执行对准、检测和识别以帮助制造集成电路和其他半导体设备中使用的高质量晶圆；机器视觉可使晶圆加工自动化，实现精度校准，检测接合制动垫和探针针尖，并测量晶体结构的关键尺寸；

动态测试模块连接主控计算机，动态测试模块用于通过在线进行大批量功率器件的动态特性数据的收集并进行动态特性的筛选和表征，同时对测试形成的结果进行保存，对生产质量进行把关以及设计性能的验证。动态测试模块包括能对功率器件进行所需动态测试的测试电路一，动态测试电路包括电源VR；设置于电源VR放电通道上的电流切断器；测试电路对待测功率器件测试异常时，通过电流切断器切断电源VR的放电回路。

另外，动态测试模块还可以设置测试电路二、信号发生器和红外热成像仪，用于安装被测器件的测试电路二与信号发生器连接，红外热成像仪的观测窗口对准被测器件，且红外成像仪用于拍摄及显示测试过程中被测器件T的温度分布图像。

瞬态测试模块连接主控计算机，瞬态测试模块用于通过快速记录芯片和器件由工作电流快速切换到小电流的电压变化过程，并利用温度敏感系数k转换为瞬态温度响应曲线，即可得出芯片和器件不同组成部分的性能。

工况测试模块连接主控计算机，且包括半导体功率器件输入接口装置、半导体功率器件输出接口装置、电源供给装置、数据采集装置、数据处理装置和数据显示装置，数据采集采集装置采集同一工况下宽禁带半导体功率器件的电压、电阻和电感参数，并将上述参数存储到主控计算机形成待测试宽禁带半导体功率器件参数系列。

高温特性测试模块用于通过电流加热半导体器件，测试半导体器件的温敏参数TSP，并利用测试得到的温敏参数TSP计算半导体器件当前的结温。高温特性测试模块包括用于向半导体器件内注入加热电流的电源、用于对半导体器件进行结温测试的结温测试系统以及用于测试半导体器件高温特性的高温特性测试系统，高温特性测试系统、结温测试系统以及电源通过开关电路与待测试半导体器件电连接，开关电路、高温特性测试系统、结温测试系统以及电源均与测试控制器电连接，测试控制器通过开关电路的工作状态能控制待测试半导体器件与高温特性测试系统、结温测试系统和/或电源的电连接。

测试控制器控制电源与待测试半导体器件电连接，以使得电源向待测试半导体器件内输入电流；在对半导体器件通电所需时间后，利用结温测试系统测试半导体器件的温敏参数TSP，并利用测试得到的温敏参数TSP计算半导体器件当前的结温。

若结温测试系统测试得到半导体器件的结温与测试目标温度Tj-test间的差值大于预设阈值时，重复上述通电与测试过程，直至半导体器件的结温与测试目标温度Tj-test间的差值与预设阈值匹配；测试控制器控制高温特性测试系统与待测试半导体器件的电连接，以利用高温特性测试系统测试半导体器件的高温特性。开关电路包括开关S1、开关S2以及开关S3，待测试半导体器件通过开关S1、开关S2、开关S3分别与高温特性测试系统、电源以及结温测试系统连接。

开关S1、开关S2以及开关S3与测试控制器连接，测试控制器能控制开关S1、开关S2以及开关S3的开关状态；开关S1闭合时，待测试半导体器件能与高温特性测试系统电连接；开关S2闭合时，待测试半导体器件与电源电连接；开关S3闭合时，待测试半导体器件与结温测试系统电连接。电源为恒流源或恒压源，开关S1、开关S2、开关S3的类型包括IGBT、MOSFET或GTO。

本发明的一种基于半导体功率器件和模块的系统，通过设置半导体晶圆测试模块，机器视觉可使晶圆加工自动化，实现精度校准，检测接合制动垫和探针针尖，并测量晶体结构的关键尺寸。

动态测试模块连接主控计算机，动态测试模块用于通过在线进行大批量功率器件的动态特性数据的收集并进行动态特性的筛选和表征，对生产质量进行把关以及设计性能的验证；

瞬态测试模块用于通过快速记录芯片和器件由工作电流快速切换到小电流的电压变化过程，可得出芯片和器件不同组成部分的性能。

另外还通过设置工况测试模块，工况测试模块可以采集同一工况下半导体功率器件的电压、电阻和电感参数。从而充分掌握半导体功率器件的参数信息，有助于改善生产效率，提升产品质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。