标签: 半导体测试

功率半导体应用现状 随着新能源汽车800V高压快充技术的兴起，SiC凭借其高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率以及高键合能等一系列显著优势，成为功率半导体产业竞相追逐的“风口”。在实际应用中，搭载碳化硅功率器件的高压系统通常能够在短短十多分钟内将电池电量从10%快速充至80%。然而，SiC功率器件在运行时会承受复杂的电-磁-热-机械应力，其电压电流能力的提升，开关速度和功率密度的提升，对器件的性能和可靠性提出了更高的要求。 功率半导体器件在使用过程中可能会因为多重因素导致失效，而这些不同因素所引发的失效形式也各不相同。因此，对失效机理进行深入分析以及准确辨识缺陷，是提高器件性能的重要前提。 功率半导体性能表征 测试挑战 功率半导体的性能表征，最早主要以测试二极管和三极管等分立器件的DC参数为主。MOSFET和SiC、GaN 出现后，测试技术研究的重点放在 GaN HEMT、SiC MOS、IGBT单管、PIM（即IGBT模组）等类型的产品上。根据测试条件不同，功率器件被测参数可分为两大类： 静态特性测试和动态特性测试 。静态特性测试主要是表征器件本征特性指标，如 击穿电压 V (BR)DSS 、漏电流I CES /I DSS /I GES /I GSS 、阈值电压V GS(th) 、跨导G fs 、二极管压降V F 、导通内阻R DS(on) 等；动态参数是指器件开关过程中的相关参数，这些参数会随着开关条件如母线电压、工作电流和驱动电阻等因素的改变而变化，如 开关特性参数、体二极管反向恢复特性参数及栅极电荷特性参数 等，主要采用双脉冲测试进行。 静态参数是动态指标的前提，目前功率半导体器件的静态特性主要是依据半导体器件公司提供的Datasheet来进行测试。然而，功率半导体器件常被应用于高速开通及关断工作状态下，器件绝大部分失效机理都发生在动态变化过程中，因此动、静态参数的测试对功率半导体器件都很重要。此外，以SiC为代表的第三代半导体器件耐压等级更高，且经过串/并联应用于更高电压/功率等级的装备，对制造过程各阶段的测试要求也提出了新的挑战： 1 静态测试高电流电压等级与阈值电压漂移 随着功率半导体器件（如MOSFET、IGBT、SiC MOS）规格的不断提升，静态测试中的电流电压等级要求也越来越高，要求测试系统必须能够稳定、准确地提供和测量高电压和大电流。同时还需要在测试过程中减少施加应力的时间，以防止器件过热损坏。此外，SiC阈值电压漂移是功率器件测试过程中常见的问题，阈值电压漂移会对功率器件的开关特性产生影响，可能会引起器件的误导通，从而导致器件的损坏。 图：JEDEC JEP183、CASAS中Sic VGS(th)的测试标准 2 动态测试寄生电感与寄生电容的 影响 及测试设备要求 在功率半导体器件的动态测试过程中，寄生电感和寄生电容对测试结果影响巨大。寄生电感主要来源于PCB连接线以及器件封装，而功率器件的电流变化率大，使寄生电感对测试结果也会产生影响。同时，双脉冲测试电路中除了器件的结电容外，续流二极管和负载电感上均存在寄生电容，这两个寄生电容对器件的开通过程有明显影响。此外，功率器件的开关速度高，要求测试设备具有较高的带宽以准确采集开关波形的上升沿和下降沿。 3 全测试流程节点增加 对于PIM和IPM等功率模块，实际是由单管组合的，单管的良率和质量将直接影响模块的成本和质量，为降低模块的封装和制造成本，业内已经考虑增加测试节点和测试左移，从 CP+FT 测试，变为 CP + KGD + DBC + FT测试。 普赛斯功率半导体 一站式测试 解决方案 为应对行业对功率半导体器件的测试需求，普赛斯仪表 以核心源表为基础 ，正向设计、精益打造了一站式高精密电压-电流的功率半导体电性能测试解决方案，广泛适用于从实验室到小批量、大批量产线的全方位应用。设备具有高精度与大范围测试能力（10kV/6000A）、多元化测试功能(直流IV/脉冲IV/CV/跨导）、高低温测试能力（-55℃~250℃），满足功率半导体行业对测试能力、精度、速度及稳定性的高要求。 精准始于源头。 普赛斯仪表作为率先自主研发、国内首家将高精密源/测量单元SMU产业化的企业，经过长期深入的研发应用，已经完全掌握了源测量单元的逻辑与算法，确保测试结果的准确性与可靠性。PMST功率器件静态测试系统系列产品采用模块化的设计结构，集成自主研发的高压测试单元、大电流测试单元、小功率测试单元，为用户后续灵活添加或升级测量模块以适应不断变化的测量需求，提供了极大便捷和最优性价比，具有高度易用性和可扩展性，任何工程师都能快速掌握并使用。 目前，普赛斯仪表功率器件静态参数测试系统已经销往全国并出口海外，被国内外多家半导体头部企业认可。我们坚信，通过持续的技术研发与国际合作，秉持创新引领、质量为先的理念，不断突破技术壁垒，优化产品性能，未来普赛斯仪表将为全球客户提供更加精准、高效、可靠的功率半导体测试解决方案。

探针台主要应用于半导体行业、光电行业、集成电路以及封装的测试。广泛应用于复杂、高速器件的精密电气测量的研发，旨在确保质量及可靠性，并缩减研发时间和器件制造工艺的成本。 磁场探针台就是在普通探针台的基础上，增加了磁性测量环境，包括一维、二维、三维磁场，还有水平或者竖直磁场等；既包括电磁铁，也包括亥姆霍兹线圈等。增加了磁场环境之后，结合探针台的优势，对于一些自旋电子学器件或者磁性传感器等的研究就会十分地方便。 磁场探针台主要包括磁场部分、探针台台面部分、探针座探针部分、显微镜部分、光学平台部分、位移台部分、测试线部分以及外接的测试仪表等，以上部分可以根据实际需求增加或者减少，磁场部分以及其它所需部分也可以根据需求进行特殊定制。

探针台使用后的存放相关介绍 1：使用完后需要注意保持清洁，尽量把灰尘吹干尽，以免灰尘将机械精密部件，光学部件，电学接触面污染，导致仪器精度降低。 2：探针台机体清洁时，避免直接泼水清理，以无尘布轻轻擦拭并吹干即可。不可用硬物接触机器，以免发生故障或危险。 3：探针台光学部件清洁时，可用镜头纸蘸无水jiu精从中间向外轻轻的擦拭。无水jiu精是易燃物，注意使用安全。 4：停电或长期不用、外出旅行时，请将电源线插头拔掉以维护机器寿命。 5：操作人员必须严格按要**作，以保证数据的准确和仪器的正常使用。 探针台 ​

探针台系统分为手动探针台与自动探针台，以下我们主要分析手动探针台。 探针台用途： 手动探针台又称探针测试台主要用途是为半导体芯片的电参数测试提供一个测试平台，探针台可吸附多种规格芯片，并提供多个可调测试针以及探针座，配合测量仪器可完成集成电路的电压、电流、电阻以及电容电压特性曲线等参数检测。适用于对芯片进行科研分析，抽查测试等用途 探针台系统组成： 探针台台体+显微镜+探针座+探针夹具+探针+测试源表（请注意无测试源表就构成不了系统，探针台只是提供一个测试平台，一切数据的测量都需要依靠测试源表来完成） 探针台测试环境： 可提供的测试环境有：常温、高温、高低温测试、真空高低温、高压、辐射以及磁场环境。

高低温探针台是一种用于材料科学、物理、化学等领域的实验设备，主要用于在高温和低温环境下对材料进行各种实验和研究。 高低温探针台的工作原理是将样品放置在加热和冷却组件上，然后使用各种测量仪器对其进行实验和测量。具体来说，其工作流程如下： 将样品放置在加热和冷却组件上； 启动加热系统，将样品加热到所需的温度； 启动制冷系统，将冷却组件降温到所需的温度； 通过各种测量仪器对样品进行实验和测量； 记录实验数据并进行分析和处理； 结束实验后，关闭加热和制冷系统，并解除真空状态，取出样品。 高低温探针台的构造主要包括以下几个部分： 制冷系统：通常采用液氦或制冷机等制冷技术，将温度降低到极低的温度范围，以适应低温实验的要求。 加热系统：为了在不同的温度下进行实验，高低温探针台通常配备有加热系统，例如电热丝或电阻炉等加热装置。 温度控制系统：通常采用先进的温度控制系统，如PID控制器或模糊逻辑控制器等，以实现对温度的精确控制和稳定。 探针台：通常配备有各种类型的探针，如电压探针、电流探针、电阻探针等，以对材料进行各种实验和测量。 真空系统：为了排除环境因素的影响，高低温探针台通常具有真空密封系统，以将整个实验区域与外部环境隔离开来。