一种筛选具有潜在缺陷的芯片的方法和装置与流程

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种应用于sic功率半导体器件的筛选具有潜在缺陷的芯片的方法和装置。

背景技术：

1、碳化硅(sic)功率半导体器件拥有卓越的开关特性，相比硅基功率器件可工作在更高的结温，更快的工作频率，被视为第三代半导体。特别是随着碳化硅衬底、外延生长技术的逐渐成熟，商业化碳化硅晶圆已经由4英寸过渡到6英寸，且在两到三年后将提升到8英寸，碳化硅功率器件的成本将大幅度降低，其在电动汽车、光伏发电、风电等新能源市场将迎来井喷的状态。

2、目前新能源市场已完成商业化的碳化硅功率半导体器件主要是sic sbd(schottky barrier diode，肖特基势垒二极管)与sic mosfet(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，sic金属氧化物半导体场效应管)，电压等级主要为1200v，单管电流等级则从10～100a。

3、但受限于目前的材料和工艺技术水平，碳化硅材料缺陷密度仍然高于硅材料1～2个数量级，其中碳化硅衬底上存在着位错、层错及螺位错等缺陷，4h-sic外延层上存在三角形、彗星及外延凸起等缺陷，这些缺陷使得器件耐压能力不稳定，在应用过程中逐渐弱化；且无法通过常规测试方法识别筛选，将影响碳化硅功率器件的商业化进程。

技术实现思路

1、本发明旨在识别sic功率半导体器件是否存在潜在缺陷，将存在潜在缺陷的sic功率半导体器件筛选出来，降低sic功率半导体器件在封装端和客户端的失效率，提高sic功率半导体器件在耐压上的良率和寿命。

2、主要通过以下技术方案实现上述发明目的：

3、第一方面，一种筛选具有潜在缺陷的芯片的方法，适用于sic功率半导体器件，包括二极管、mosfet、igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型场效应管)及sic sbd等，适用芯片、分立器件及模块等应用场景，所述方法包括以下步骤：

4、将待测试的芯片基于预设的漏电流条件进行击穿电压v(br)dss测试；完成v(br)dss测试后，所述芯片基于第一电压进行漏电流测试，得到第一漏电流测试值；完成第一电压下的漏电流测试后，所述芯片基于第二电压进行漏电流测试，得到第二漏电流测试值，所述第一电压小于所述第二电压，所述第二电压小于击穿电压v(br)dss；最后基于所述第一漏电流测试值和所述第二漏电流测试值进行合格芯片(即，不具有潜在缺陷的芯片)的判定，判定所述芯片是否具有潜在缺陷。

5、相较于现有技术的有益效果：建立了用静态参数表征芯片可靠性的方法，通过设置v(br)dss、漏电流静态测试，监控芯片在承受较大电应力后漏电流变化情况，可筛选出后续耐压失效概率高及风险大的碳化硅功率半导体器件，以及普通静态测试无法筛选具有潜在缺陷和漏电曲线较软的sic功率半导体器件，降低sic功率半导体器件在应用端和封装端的早期失效率，提高sic功率半导体器件在耐压上的良率和寿命；另外，本发明所述方法可集成在晶圆级出厂测试中，高效率筛选出带有材料或者工艺缺陷，耐压能力不稳定的芯片。

6、优选的技术方案，基于所述第一漏电流测试值和所述第二漏电流测试值判定所述芯片是否具有潜在缺陷，包括：若所述第一漏电流测试值达到所述芯片的漏电流最大值，则判定所述芯片具有潜在缺陷，将所述芯片标识为失效；否则，判断所述第二漏电流测试值是否达到所述第一漏电流测试值的两倍，若是，则判定所述芯片具有潜在缺陷，将所述芯片标识为失效，否则，判定所述芯片不具有潜在缺陷，将所述芯片标识为合格。

7、相较于现有技术的有益效果：在第一次漏电流测试合格的情况下，还需继续判定漏电流变化率是否达到100％(即，增长率100％)，若达到则仍判定芯片为失效，避免误判，更进一步筛选出普通静态测试无法筛选具有潜在缺陷和漏电曲线较软的sic功率半导体器件，降低sic功率半导体器件在应用端和封装端的早期失效率，提高sic功率半导体器件在耐压上的良率和寿命。

8、优选的技术方案，基于所述第一漏电流测试值和所述第二漏电流测试值判定所述芯片不具有潜在缺陷的情况下，还包括：所述芯片基于预设的漏电流条件进行击穿电压测试；所述芯片基于第一电压进行漏电流测试，得到第三漏电流测试值；所述芯片基于第二电压进行漏电流测试，得到第四漏电流测试值；基于所述第三漏电流测试值和所述第四漏电流测试值判定所述芯片是否具有潜在缺陷。

9、相较于现有技术的有益效果：即判定所述芯片不具有潜在缺陷的情况下，重复执行上述测试步骤，失效芯片判定标准保持一致，最终若再次监控芯片在承受较大电应力后漏电流变化情况，经过两次漏电流测试后，仍判定为合格芯片，才确定芯片为合格芯片。在上述技术方案的基础上，更易筛选出后续耐压失效概率高及风险大的碳化硅功率半导体器件，以及普通静态测试无法筛选具有潜在缺陷和漏电曲线较软的sic功率半导体器件，进一步降低sic功率半导体器件在应用端和封装端的早期失效率，进一步提高sic功率半导体器件在耐压上的良率和寿命。

10、优选的技术方案，基于所述第三漏电流测试值和所述第四漏电流测试值判定所述芯片是否具有潜在缺陷，包括：若所述第三漏电流测试值达到所述芯片的漏电流最大值，则判定所述芯片具有潜在缺陷，将所述芯片标识为失效；否则，判断所述第四漏电流测试值是否达到所述第三漏电流测试值的两倍，若是，则判定所述芯片具有潜在缺陷，将所述芯片标识为失效，否则，判定所述芯片不具有潜在缺陷，将所述芯片标识为合格。

11、相较于现有技术的有益效果：保持失效芯片判定标准不变，避免因前后两次测试过程的判定标准不一致而导致判定存在偏差，将合格芯片判定为失效芯片，造成不必要的成本浪费，或者，将原本具有潜在缺陷的不合格芯片判定为合格芯片，导致后期耐压失效风险大，从而影响碳化硅功率器件的商业化进程(提高sic功率半导体器件在应用端和封装端的早期失效率，降低sic功率半导体器件在耐压上的良率和寿命)。

12、优选的技术方案，所述第一电压为所述芯片的额定电压，所述第二电压＝120％*额定电压。

13、相较于现有技术的有益效果：通过分别设置额定电压下以及120％*额定电压下的漏电流测试，监控芯片在承受较大电应力后漏电流变化情况，可筛选出即便耐压能力符合要求，但v(br)dss测试曲线较软，漏电流开启点较低的sic功率半导体器件。进一步降低sic功率半导体器件在应用端和封装端的早期失效率，及提高sic功率半导体器件在耐压上的良率和寿命。

14、优选的技术方案，还包括：确定所述预设的漏电流条件。

15、优选的技术方案，确定所述预设的漏电流条件的具体步骤包括：

16、步骤1，选取m个目标芯片，所述目标芯片为基于额定电压进行漏电流测试合格的芯片，所述目标芯片基于额定电压进行漏电流测试得到第五漏电流测试值，m为正整数；此处的漏电流测试合格判定可为：判断第五漏电流测试值是否小于芯片的漏电流最大值，若小于，则判定该芯片为合格，将其作为目标芯片。也可为：选定一芯片，先基于额定电压进行漏电流测试，得到漏电流测试值i1，再基于120％*额定电压进行漏电流测试，得到漏电流测试值i2，若i1小于芯片的漏电流最大值，且则判定所述芯片不具有潜在缺陷，即为合格芯片，将该芯片作为目标芯片。具体测试方式此处不作限定，凡能基于额定电压进行漏电流测试判定为合格的芯片，将其作为目标芯片，均在本发明技术方案的保护范围之内。

17、步骤2，所述目标芯片在室温下基于第一初始漏电流条件进行至少一次击穿电压v(br)dss测试；

18、步骤3，完成v(br)dss测试后，继续测试所述目标芯片基于额定电压下的漏电流，记为第六漏电流测试值；

19、步骤4，对比v(br)dss测试前后漏电流测试结果，根据对比结果判定目标芯片是否合格，即基于所述第五漏电流测试值和所述第六漏电流测试值判定所述目标芯片是否具有潜在缺陷，若判定所述目标芯片不具有潜在缺陷，返回执行步骤2，遍历下一个目标芯片，进行v(br)dss测试；若判定所述目标芯片具有潜在缺陷，将所述目标芯片标识为失效，计算n＝n+1，n为正整数，n为标识为失效的目标芯片的数量，即累积统计失效芯片的数量，直至满足预设值，则将第一初始漏电流条件确定为所述预设的漏电流条件。

20、优选的技术方案，基于所述第五漏电流测试值和所述第六漏电流测试值判定所述目标芯片是否具有潜在缺陷，包括：

21、判断所述第六漏电流测试值是否达到所述第五漏电流测试值的两倍，即v(br)dss测试后额定电压下漏电流增幅超100％，若是，则判定所述目标芯片具有潜在缺陷，否则，判定所述目标芯片不具有潜在缺陷；

22、或者，

23、判断所述第六漏电流测试值与所述第五漏电流测试值的差值是否达到预设差值，即v(br)dss测试后额定电压下漏电流较v(br)dss测试前的增长量是否满足预设值，若是，则判定所述目标芯片具有潜在缺陷，否则，判定所述目标芯片不具有潜在缺陷。

24、优选的技术方案，还包括：

25、步骤5，若遍历m个目标芯片后，不满足预设值，则重新遍历上述m个目标芯片，循环执行步骤2～4，直至满足预设值，并调整第一初始漏电流条件为第二初始漏电流条件，即每重新遍历一次，增加测试中的初始漏电流，例如，若目标芯片的类型为二极管，则第二初始漏电流较之第一初始漏电流每次增加一倍；否则，若为mosfet、igbt或sic sbd等，则第二初始漏电流较之第一初始漏电流每次增加10μa。

26、步骤6，直至满足预设值，将第二初始漏电流条件确定为所述预设的漏电流条件。

27、相较于现有技术的有益效果：通过确定预设的漏电流条件，可确保在筛选判定过程中，sic功率半导体器件承受适当的电应力，如此，在识别芯片潜在缺陷的同时，不会过度损坏其他合格芯片，不影响合格芯片的高温反偏寿命，有利于减少筛选过程中造成的芯片损坏，降低成本。

28、第二方面，一种筛选具有潜在缺陷的芯片的装置，包括：

29、击穿电压测试模块，用于将待测试的芯片基于预设的漏电流条件进行击穿电压测试；

30、第一漏电流测试模块，用于将所述芯片基于第一电压进行漏电流测试，得到第一漏电流测试值；

31、第二漏电流测试模块，用于将所述芯片基于第二电压进行漏电流测试，得到第二漏电流测试值，所述第一电压小于所述第二电压，所述第二电压小于击穿电压；

32、第一判断模块，基于所述第一漏电流测试值和所述第二漏电流测试值判定所述芯片是否具有潜在缺陷。

33、第三方面，一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述一种筛选具有潜在缺陷的芯片的方法的步骤。

34、第四方面，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述一种筛选具有潜在缺陷的芯片的方法的步骤。

35、第五方面，一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述一种筛选具有潜在缺陷的芯片的方法的步骤。