試驗(yàn)原理與目的

1.  核心機(jī)制：

a.  在高溫（如150~175℃）下對柵極施加恒定正偏壓（如+20V）或負(fù)偏壓（如-5V），同時保持漏-源極短路（VDS=0V），通過加速電荷注入、界面態(tài)生成及氧化層退化，模擬器件長期工作的極端條件。正偏壓（VGS>0）：電子注入柵氧化層，導(dǎo)致閾值電壓（VGS(th)）正向漂移。

b.  負(fù)偏壓（VGS<0）：空穴注入，閾值電壓負(fù)向漂移，可能引發(fā)漏電流增加。

2.  測試目的：

a.  柵極介電層完整性：檢測氧化層缺陷、界面態(tài)密度（Dit）及電荷陷阱效應(yīng)。

b.  可靠性驗(yàn)證：評估器件在高溫高電場下的壽命、抗老化能力及失效模式。

c.  工藝優(yōu)化：篩選柵氧生長、鈍化工藝（如氮元素?fù)诫s）的優(yōu)劣。

測試方法與流程

1. 測試條件

● 溫度（Tj）：通常為150℃或175℃（根據(jù)產(chǎn)品datasheet），需通過熱阻計(jì)算確保結(jié)溫達(dá)標(biāo)。

● 偏置電壓（VGS）：正偏壓：典型值+15V~+25V（如SiC MOSFET的VGS_max=20V）。

○ 負(fù)偏壓：典型值-5V~-10V（如-5V用于模擬開關(guān)瞬態(tài)應(yīng)力）。

● 測試時長：標(biāo)準(zhǔn)168小時（7天），車規(guī)級可能延長至1000小時 。

2. 關(guān)鍵步驟

1.  預(yù)處理：消除器件初始遲滯效應(yīng)（如通過短時應(yīng)力循環(huán)）。

2.  初始參數(shù)測試：記錄閾值電壓（VGS(th)）、柵漏電流（IGSS）、導(dǎo)通電阻（RDS(on)）等。

3.  高溫偏置：在恒溫箱內(nèi)施加VGS并保持VDS=0V，持續(xù)監(jiān)控漏電流及溫度漂移。

4.  中間監(jiān)測：在6h、24h、48h等節(jié)點(diǎn)暫停測試，測量參數(shù)變化（動態(tài)評估退化趨勢）。

5.  最終測試與失效判定：對比老化前后參數(shù)，若閾值電壓偏移>10%或漏電流超標(biāo)則判定失效 。

核心標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)備

1.  國際標(biāo)準(zhǔn)：

a.  JESD22-A108（通用高溫柵偏測試方法）。

b.  AQG324（車規(guī)級功率模塊可靠性標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋HTGB）。

c.  IEC 60747-8（分立器件可靠性評估）。

2.  設(shè)備要求：

a.  溫度控制：±1℃精度，支持結(jié)溫（Tj）模擬或直接測量（如通過熱敏參數(shù)推算）。

b.  電源系統(tǒng)：多通道獨(dú)立控制，支持正/負(fù)偏壓切換，漏電流檢測靈敏度≤1nA。

c.  數(shù)據(jù)采集：實(shí)時記錄溫度、電壓、漏電流等參數(shù)，支持自動化分析。

與其他可靠性試驗(yàn)的關(guān)聯(lián)

● HTRB（高溫反偏）：側(cè)重鈍化層及芯片邊緣密封性，檢測離子污染遷移。

● H3TRB（高溫高濕反偏）：引入濕度應(yīng)力，評估封裝材料透濕性及界面腐蝕風(fēng)險。

● HTGB的獨(dú)特價值：聚焦柵極介電層與界面態(tài)，直接關(guān)聯(lián)器件開關(guān)特性及長期穩(wěn)定性。