ICS31.080 CCSL40 13 河北省地方标准 DB13/T5696—2023 基于高温反偏试验的GaNHEMT射频功率器 件缺陷快速筛选方法 2023-05-06发布 2023-06-06实施 河北省市场监督管理局  发布 DB13/T5696—2023 I目次 前言...............................................................................II 引言..............................................................................III 1范围.............................................................................1 2规范性引用文件...................................................................1 3术语和定义.......................................................................1 4文字符号.........................................................................1 5筛选原理.........................................................................2 6筛选条件.........................................................................2 7筛选系统构成和要求...............................................................2 8筛选方法.........................................................................2 9判据.............................................................................5 10试验报告........................................................................5 附录A（资料性）电压控制及电流采集模块电路.........................................6 参考文献............................................................................7 DB13/T5696—2023 II前言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的 规定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本文件由石家庄市市场监督管理局提出。 本文件起草单位：河北博威集成电路有限公司。 本文件主要起草人：郭跃伟、王鹏、张博、王静辉、闫志峰、郝永利、王景亮、刘子浩。 本文件为首次发布。 DB13/T5696—2023 III引言 GaNHEMT功率器件在生产过程中可能会存在一系列缺陷，例如介质缺陷、表面沾污、裂纹、沟 道漏电以及局部发热点等，这些缺陷在使用初期不易被发现，而在长期使用中极易导致器件失效。 用户使用过程中，尤其在单个模块或组件中使用多个GaNHEMT功率器件的应用场景下，单个器件的 失效可能导致整个模块或组件失效或报废，因此对于GaNHEMT功率器件失效率要求更为严苛。 高温反偏是在一定的温度下、对器件连续施加一定时间的高温直流反向偏置电应力，通过电热 应力的综合作用来加速器件内部物理变化和化学反应过程，促使隐藏于器件内部的各种潜在缺陷在 早期暴露出来，从而达到剔除早期失效器件的目的。通过在高温反偏过程中监测器件的电流变化特 性，找出缺陷器件和正常器件的电流变化特性差异，达到可在较短时间内剔除存在早期失效风险器 件的目的。特制订本文件。 DB13/T5696—2023 1基于高温反偏试验的GaNHEMT射频功率器件缺陷快速筛选方法 1范围 本文件规定了基于高温反偏试验的GaNHEMT射频功率器件缺陷快速筛选的筛选原理、筛选条件、 筛选系统构成和要求、筛选方法和判据。 本文件适用于工业级GaNHEMT射频功率器件的快速筛选，GaNHEMT射频功率模块可参照使用。 2规范性引用文件 本文件没有规范性引用文件。 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 缺陷defect 特指器件钝化层（或钝化层外）可移动或温度可激活或电场可激活的杂质。 3.2 漏极电流变化比draincurrentratioofchange RCid 被测器件在筛选初始时的漏极电流与被测器件在筛选结束时的漏极电流的比值。 3.3 栅极电流变化比gatecurrentratioofchange RCig 被测器件在筛选初始时的栅极电流与被测器件在筛选结束时的栅极电流的比值。 3.4 同族器件familydevice 来自同一工艺平台，使用相同的材料、制造工艺、设计规则、封装结构以及相似电路的器件。 4文字符号 文字符号见表1。 表1文字符号一览表 名称和命名 文字符号 初始漏极电流 Idi 初始栅极电流 Igi 结束漏极电流 Idf 结束栅极电流 Igf 漏极电流增长速度 Rid DB13/T5696—2023 25筛选原理 早期失效筛选就是要诱发潜在缺陷让器件提前失效，常规应用最广泛的筛选方法是高温反偏试 验。在试验过程中，较高的工作温度、稍低于器件击穿电压的反向偏压，可揭示在器件钝化层及场 耗尽结构的缺陷。 快速筛选是通过在高温反偏过程中监测器件的电流变化特性，找出缺陷器件和正常器件的电流 变化特性差异，从而实现在较短时间内剔除存在早期失效风险器件的目的。 6筛选条件 6.1温度：25℃±2℃；湿度：25%~75%，气压：86kPa~106kPa。筛选环境应无影响试验结果准确 性的机械振动、电磁干扰或其他杂波干扰。 6.2被测器件的筛选电压应为额定工作峰值反向电压的50%~80%，反向偏置直流电压的纹波应小 于20%，环境或管壳试验温度通常为150℃。筛选时间根据摸底试验（见8.1.1）确定。 7筛选系统构成和要求 7.1筛选系统构成 筛选系统的示意图如图1所示。各部分组成和功能如下： 图1基于高温反偏筛选系统的示意图 a)筛选夹具：确保被测器件与电压控制及电流采集模块稳定连接，计算机控制及数据记录系 统通过筛选夹具完成电压控制模块对固定于夹具上被测器件的加电，及电流采集模块对被 测器件栅极电流和漏极电流的采集，同时确保被测器件在筛选过程中温度可控； b)电压控制模块：控制试验过程中被测器件筛选电压的开启和关闭，应具备当出现个别被测 器件失效时，不影响其他被测器件试验状态的功能。原理图见附录A； c)电流采集模块：准确采集被测器件的栅极电流及漏极电流并实时上传至数据记录系统。原 理图见附录A； d)计算机控制及数据记录系统：用于设置筛选过程中的筛选参数、在筛选过程中监控筛选状 态并保证与设置值一致、记录筛选数据、标记失效器件、系统异常告警或断电等。计算机 控制及数据记录系统的搭建原则为能与电压控制及电流采集模块通信，并能控制电压控制 模块，读取电流采集模块采集的电流值，通过控制烘箱温度等方法控制被测器件的壳温。 7.2筛选系统设备要求 7.2.1电压控制模块：保证加载到被测器件端的电压值与设置电压值偏差不超过±3%。 7.2.2电流采集模块：电流分辨率最大为所检测电流的1%，精准度为显示值的±1%。 7.2.3筛选系统所用的测量仪器应经过校准。 8筛选方法 8.1筛选步骤 8.1.1摸底试验 对于同族器件首先需进行摸底试验，从而确定快速筛选（见8.1.2）方法的筛选时间。 试验条件：器件的试验电压及温度（见6.2），时间为48h。 试验样本及试验步骤：试验步骤简化流程如图2所示。