碳化硅金屬氧化物半導體場效應晶體管第三代半導體產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟發(fā)布 Ⅲ引言 12規(guī)范性引用文件 13術語和定義 1 2 24.2雙電壓源掃描法 24.3單電壓源掃描法 44.4電流源法 5附錄A(規(guī)范性)常用導通電阻Rps(m)與閾值電流In推薦表 8附錄B(資料性)閾值電壓測試記錄表示例 9參考文獻 工Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由第三代半導體產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟提出并歸口。本文件起草單位：中國電子科技集團第五十五研究所、南京第三代半導體技術創(chuàng)新中心有限公司、揚州國揚電子有限公司、中國電子科技集團第十三研究所、工業(yè)和信息化部電子第五研究所、東南大學、杭州芯邁半導體技術有限公司、廣電計量檢測集團股份有限公司、浙江大學、浙江大學紹興研究院、湖北九峰山實驗室、是德科技(中國)有限公司、博測銳創(chuàng)半導體科技(蘇州)有限公司、北京勵芯泰思特測試技術有限公司、山東大學、泰科天潤半導體科技(北京)有限公司、西安交通大學、朝陽微電子科技股份有限公司、山東閱芯電子科技有限公司、江蘇第三代半導體研究院有限公司、廈門華聯(lián)半導體科技有限公司、芯合半導體(合肥)有限公司、廣東能芯半導體科技有限公司、北京第三代半導體產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。碳化硅金屬氧化物半導體場效應晶體管(SiCMOSFET)具有阻斷電壓高、工作頻率高、耐高溫能力強、通態(tài)電阻低和開關損耗小等特點，廣泛用于高頻、高壓功率系統(tǒng)中。隨著電力電子技術的不斷發(fā)展，求下工作的電子器件。SiCMOSFET閾值電壓的準確測試，對于指導用戶應用、評價SiCMOSFET技術狀態(tài)具有重要意義。由于SiCMOSFET的閾值電壓具有不穩(wěn)定性，本文件給出了適用于SiCMOSFET閾值電壓的測試方法，用于用戶入檢、生產(chǎn)廠家標定以及第三方檢測。1碳化硅金屬氧化物半導體場效應晶體管本文件描述了碳化硅金屬氧化物半導體場效應晶體管(SiCMOSFET)閾值電壓測試方法。本文件適用于N溝道SiCMOSFET晶圓、芯片及封裝產(chǎn)品的測試。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。T/CASAS002—2021寬禁帶半導體術語T/CASAS006—2020碳化硅金屬氧化物半導體場效應晶體管通用技術規(guī)范3術語和定義T/CASAS002—2021、T/CASAS006—2020界定的以及下列術語和定義適用于本文件。漏源電壓drain-sourcevoltageMOSFET漏-源兩端的電壓值。MOSFET柵-源兩端的電壓值。漏極電流達到規(guī)定低值時的柵源電壓。在規(guī)定的柵-漏條件下，漏極流向源極的電流。柵-源電壓為閾值電壓時，在漏-源流過的電流。2柵極預偏置電壓gatepre-conditionvoltage閾值電壓測試前，對柵極進行預偏置的電壓，正偏置或負偏置。柵極預偏置時間gatepre-conditiontime閾值電壓測試前，對柵極施加預偏置電壓的時間。進行柵極預偏置后與開始閾值電壓測試前之間的時間間隔。在柵極預偏置和間隔時間結束后，調整柵-源電壓，測試閾值電壓需要的時間。使用電壓源步進掃描法測試閾值電壓時柵-源電壓的掃描方向，由低向高或由高向低。使用電壓源步進掃描法測試閾值電壓時由柵-源電壓的掃描起始值和終止值之間的電壓范圍。閾值電壓掃描范圍與掃描點數(shù)的比值。使用電壓源/電流源提供精確的電壓/電流，并可同步測量電流/電壓的設備。4測試方法測試方法分為雙電壓掃描法、單電壓掃描法、電流源法。常用導通電阻Rpscon)與閾值電流In按照附錄A。閾值電壓測試記錄表示例見附錄B。4.2雙電壓源掃描法柵極預偏置電路見圖1,測試電路見圖2。3柵極AAI圖1柵極預偏置電路柵極AAA+在+圖2雙電壓源掃描法測試電路4.2.2電路說明和要求在如圖1所示為柵極預偏置電路，SMU1為帶有電流表的直流電壓源，在柵極預偏置電路中器件漏極與源極短接。在如圖2所示為雙電壓源掃描法測試電路中，SMU1為帶有電流表的直流電壓源，SMU2為帶有電流表的可變直流電壓源，SMU1與SMU2應保持時序同步。兩個電路間能進行電氣切換，并能按照如圖3所示的時序向被測器件的柵極和漏極施加預偏置電壓和測試電壓。圖3雙電壓源掃描法測試時序測試步驟如下：a)采用如圖1所示的柵極預偏置電路對被測件進行預偏置，由SMU1施加規(guī)定的柵極預偏置電壓b)預偏置完成后切斷柵極預偏置電壓，經(jīng)過規(guī)定的間隔時間tnoat;c)間隔時間結束后，將電路切換到如圖2所示的雙電壓源掃描法測試電路，由SMU2按照規(guī)定的閾值電壓掃描方向、掃描范圍、測試時間施加柵極掃描電壓，如圖3所示，同時由SMU1施加規(guī)4d)當SMU1監(jiān)測的漏極電流達到規(guī)定值時，由SMU2讀出相應的柵源電壓VGs,即為閾值電注1:在負偏置柵極應力試驗過程中使用負的預偏置電壓，但除此之外使用正的預偏置電壓。注2:當使用正的預偏置電壓時，閾值電壓掃描方向為由高到低，否則為由低到高。規(guī)定條件如下：——漏源電壓、漏極電流。注1:柵極預偏置時間z.取1ms~100ms之間；間隔時間取Ln<10ms;閾值電壓測試時間在掃描步長滿足精度需求的前提下盡量短，越高的精度要求需要越短的單步掃描時間，而不能使閾值電壓測試時間無限制延長，如掃描步長取0.1V,宜使tvr<(10ms×掃描點數(shù)),如掃描步長取0.01V,宜使tvr<(1ms×掃描點數(shù)),以此類推。注2:柵極預偏置電壓選擇柵源電壓的最大(或負值的最小)額定值，或選擇一個略高于預期的閾值電壓的值(如高出0.5V),當采用后者時，柵極預偏置時間tcn、間隔時間tno閾值電壓測試時間tvT適當延長。柵極預偏置電路見圖1,測試電路見圖4。源極0A源極0+柵極預偏置電路說明見4.2.2。兩個電路間能進行電氣切換，并能按照如圖5所示的時序向被測器件的柵和測試電壓。5圖5單電壓源掃描法測試時序測試步驟如下：b)預偏置完成后切斷柵極預偏置電壓，經(jīng)過規(guī)定的間隔時間tnoat;c)間隔時間結束后，將電路切換到如圖4所示的單電壓源掃描法測試電路，由SMU2按照規(guī)定的閾值電壓掃描方向、掃描范圍、測試時間施加柵極掃描電壓，如圖5所示，同時同步監(jiān)測漏極d)當SMU2監(jiān)測的漏極電流達到規(guī)定值時，讀出相應的柵源電壓VGs,即為閾值電壓VT。注1:在負偏置柵極應力試驗過程中使用負的預偏置電壓，但除此之外使用正的預偏置電壓。注2:當使用正的預偏置電壓時，閾值電壓掃描方向為由高到低，否則為由低到高。4.3.4規(guī)定條件——閾值電壓掃描方向、閾值電壓掃描范圍、閾值電壓測試時間tvT;——漏極電流。注1:柵極預偏置時間t.取1ms~100ms之間；間隔時間取tn<10ms;閾值電壓測試時間在掃描步長滿足精度需求的前提下盡量短，越高的精度要求需要越短的單步掃描時間，而不能使閾值電壓測試時間無限制延長，如掃描步長取0.1V,宜使tvr<(10ms×掃描點數(shù)),如掃描步長取0.01V,宜使tvT<(1ms×掃描點數(shù)),以此類推。注2:柵極預偏置電壓選擇柵源電壓的最大(或負值的最小)額定值，或選擇一個略高于預期的閾值電壓的值(如高出0.5V),當采用后者時，柵極預偏置時間tcm、間隔時間taoat4.4電流源法柵極預偏置電路見圖1,測試電路見圖6。6源極。圖6電流源法測試電路4.4.2電路說明和要求柵極預偏置電路說明見4.2.2。在如圖6所示的電流源法測試電路中，SMU3為帶有電壓表的直流電流源。兩個電路間能進行電氣切換，并能按照如圖7所示的時序向被測器件的柵極和漏極施加預偏置電壓和測試電流。圖7電流源法測試時序4.4.3測試步驟測試步驟如下：a)采用如圖1所示的柵極預偏置電路對被測件進行預偏置，由SMU1施加規(guī)定的柵極預偏置電壓b)預偏置完成后切斷柵極預偏置電壓，經(jīng)過規(guī)定的間隔時間tnoat;c)間隔時間結束后，將電路切換到如圖6所示的電流源法測試電路，由SMU3按照規(guī)定的閾值電壓測試時間施加規(guī)定的漏極電流(柵極漏電流可忽略);d)當柵源電壓穩(wěn)定后，由SMU3讀出該柵源電壓VGs,即為閾值電壓VT。74.4.4規(guī)定條件規(guī)定條件如下：——環(huán)境或參考點溫度；——柵極預偏置電壓Vcon、柵極預偏置時間tcon;——閾值電壓測試時間tvT;——漏極電流。8(規(guī)范性)常用導通電阻Rps(n)與閾值電流In推薦表常用導通電阻Rpston)與閾值電流Ih推薦表見表A.1。表A.1常用導通電阻Rpscon)與閾值電流It推薦表導通電阻Rps(m)閾值電流Im750V器件1200V器件1700V器件9(資料性)閾值電壓測試記錄表示例閾值電壓測試記錄表示例見表B.1。表B.1閾值電壓測