碳化硅作為第三代半導體經典的應用，具有眾多自身優勢和技術優勢，它所制成的功率器件在生活中運用十分廣泛，越來越無法離開，因此使用碳化硅產品的穩定性在一定程度上也決定了生活的質量。作為高尖精的產品，芯片的可靠性測試貫徹始終，從設計到選材再到最后的出產，那研發過程中具體需要做哪些測試呢？金譽半導體帶大家了解一下。

芯片研發環節的可靠性測試

對于半導體企業，進行可靠性試驗是提升產品質量的重要手段。在進行工業級產品可靠性驗證時，HTGB、H3TRB、TC、HTRB、AC/PCT、IOL試驗就是驗證器件可靠性的主要項目：

HTGB（高溫門極偏置測試）

高溫門極偏置測試是針對碳化硅MOS管的最重要的實驗項目。在高溫環境下對門極長期施加電壓會促使門極的性能加速老化，且MOSFET的門極長期承受正電壓，或者負電壓，其門極的門檻值VGSth會發生漂移。

H3TRB（高壓高溫高濕反偏測試）

AEC-Q101中只有H3TRB這個類別，其缺點是反壓過低，只有100V。主要是針對高溫高電壓環境下的失效的加速實驗。高濕環境是對分立器件的封裝樹脂材料及晶片表面鈍化層的極大考驗，樹脂材料是擋不住水汽的，只能靠鈍化層，3種應力的施加使早期的缺陷更容易暴露出來；

TC（溫度循環測試）

綁定線、焊接材料及樹脂材料受到熱應力均存在老化和失效的風險。溫度循環測試把被測對象放入溫箱中，溫度在-55℃到150℃之間循環（H等級），這個過程是對封裝材料施加熱應力，評估器件內部各種不同材質在熱脹冷縮作用下的界面完整性；此項目標準對碳化硅功率模塊而言很苛刻，尤其是應用于汽車的模塊。

HTRB（高溫反偏測試）

HTRB是分立器件可靠性最重要的一個試驗項目，其目的是暴露跟時間、應力相關的缺陷，這些缺陷通常是鈍化層的可移動離子或溫度驅動的雜質。半導體器件對雜質高度敏感，制造過程中有可能引入雜質，雜質在強電場作用下會呈現加速移動或擴散現象，最終雜質將擴散至半導體內部導致失效。同樣的晶片表面鈍化層損壞后，雜質可能遷移到晶片內部導致失效。

HTRB試驗可以使這些失效加速呈現，排查出異常器件。半導體器件在150℃的環境溫箱里被施加80%的反壓，會出現漏電現象。如果在1000小時內漏電參數未超出規格底線，且保持穩定不發生變化，說明器件設計和封裝組合符合標準。

AC/PCT（高溫蒸煮測試）

高溫蒸煮測試是把被測對象放進高溫高濕高氣壓的環境中，考驗晶片鈍化層的優良程度及樹脂材料的性能。被測對象處于凝露高濕氣氛中，且環境中氣壓較高，濕氣能進入封裝內部，可能出現分層、金屬化腐蝕等缺陷。

IOL（間歇工作壽命測試）

間歇工作壽命測試是一種功率循環測試，將被測對象置于常溫環境Ta=25℃，通入電流使其自身發熱結溫上升，且使Tj≧100℃，等其自然冷卻至環境溫度，再通入電流使其結溫上升，不斷循環反復。此測試可使被測對象不同物質結合面產生應力，可發現綁定線與鋁層的焊接面斷裂、芯片表面與樹脂材料的界面分層、綁定線與樹脂材料的界面分層等缺陷。對于材質多且材質與材質接觸面比較多的模塊，此通過此項目難度較高。

以上每種可靠性試驗都對應著某種失效模式，可歸納為環境試驗、壽命試驗、篩選試驗、現場使用試驗、鑒定試驗五大類，是根據環境條件、試驗項目、試驗目的、試驗性質的不同，試驗方法的不同分類。

這是產品在投入市場前必須進行可靠性試驗。可靠性試驗將失效現象復現出來排除隱患，避免在使用過程中出現可避免的失效。

審核編輯：湯梓紅