在許多情況下，工程師發現他們的教育、peixunhezhiyedaolubazijiyinxianglefeichangzhaidezhuanyelingyu。jinguantamenkeyizaiyilianggelingyuzhongjileizhuanjiajizhishi

，dantamenhenshaonenglejietongxingmenzaichanpinkaifazhouqiqitalingyumianlindeceshihebiaozhengtiaozhan。tamenyoushixuyaoyuqitagongchengshixiezuo，zaitamenzouchushushiqushi
，youyuquefaduizhexietiaozhandelejie，jiuhuichanshenghenduowenti。

 

讓我們從測試和表征的角度看一下功率半導體生命周期中都涉及了哪些挑戰。

 

 

應(ying)用(yong)工(gong)程(cheng)師(shi)與(yu)客(ke)戶(hu)協(xie)作(zuo)，他(ta)們(men)一(yi)直(zhi)要(yao)對(dui)設(she)計(ji)進(jin)行(xing)壓(ya)力(li)測(ce)試(shi)
，或(huo)者(zhe)要(yao)擴(kuo)展(zhan)設(she)計(ji)，實(shi)現(xian)最(zui)大(da)效(xiao)率(lv)。這(zhe)些(xie)客(ke)戶(hu)需(xu)要(yao)器(qi)件(jian)技(ji)術(shu)數(shu)據(ju)之(zhi)外(wai)的(de)細(xi)節(jie)。他(ta)們(men)的(de)要(yao)求(qiu)一(yi)直(zhi)在(zai)不(bu)斷(duan)變(bian)化(hua)，因(yin)此(ci)要(yao)測(ce)量(liang)的(de)項(xiang)目(mu)可(ke)能(neng)每(mei)天(tian)都(dou)會(hui)變(bian)化(hua)。怎(zen)樣(yang)才(cai)能(neng)迅(xun)速(su)簡(jian)便(bian)地(di)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)
，而(er)又(you)不(bu)會(hui)浪(lang)費(fei)時(shi)間(jian)重(zhong)新(xin)學(xue)習(xi)軟(ruan)件(jian)或(huo)儀(yi)器(qi)呢(ne)？

 

對這類應用
，非常重要的一點是要有一整套測試功能，包括脈衝、DC和C-V。采用器件專用詞彙的軟件（而不是儀器專用詞彙）可以幫助簡化測量。這些軟件還可以簡化多台源測量單元（SMU）儀器之間的交互
，用戶可以把重點放在被測器件上

，而不是測量儀器上。

 

為使事情變得更簡便，各廠商開始提供適用於SMU儀器的智能手機和平板電腦應用（圖1），來執行I-V表征，包括2端子和3端子器件測試及趨勢監測。這些應用可以互動分析和查看器件特點


，而不需要編程。其應用包括各種材料、2端子和多端子半導體器件、太陽能電池和嵌入式係統上的電流相對於電壓關係（I-V）測試。

 

圖1.IVy 安卓應用與Keithley SMUs協作，執行I-V表征。

 

 

為(wei)有(you)效(xiao)設(she)計(ji)滿(man)足(zu)客(ke)戶(hu)最(zui)新(xin)要(yao)求(qiu)的(de)器(qi)件(jian)，功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)和(he)工(gong)藝(yi)工(gong)程(cheng)師(shi)必(bi)須(xu)了(le)解(jie)怎(zen)樣(yang)調(tiao)整(zheng)工(gong)藝(yi)
，得(de)到(dao)想(xiang)要(yao)的(de)器(qi)件(jian)性(xing)能(neng)。他(ta)們(men)必(bi)須(xu)相(xiang)信(xin)器(qi)件(jian)模(mo)型(xing)充(chong)分(fen)準(zhun)確(que)，改(gai)變(bian)特(te)定(ding)工(gong)藝(yi)步(bu)驟(zhou)必(bi)須(xu)在(zai)器(qi)件(jian)測(ce)量(liang)參(can)數(shu)中(zhong)產(chan)生(sheng)必(bi)要(yao)的(de)變(bian)化(hua)。因(yin)此(ci)
，器(qi)件(jian)工(gong)程(cheng)師(shi)必(bi)須(xu)對(dui)關(guan)鍵(jian)器(qi)件(jian)參(can)數(shu)執(zhi)行(xing)初(chu)步(bu)檢(jian)驗(yan)。

 

為wei幫bang助zhu在zai更geng少shao的de時shi間jian內nei把ba全quan麵mian優you化hua的de器qi件jian帶dai入ru市shi場chang，參can數shu曲qu線xian示shi圖tu儀yi現xian在zai配pei備bei了le軟ruan件jian，可ke以yi迅xun速su檢jian驗yan關guan鍵jian器qi件jian參can數shu及ji器qi件jian特te點dian
，包bao括kuo實shi時shi跟gen蹤zong模mo式shi（圖2），檢查基礎器件參數
，如擊穿電壓
；全麵參數模式，提取精確的器件參數。除操作直觀外，這些工具還包括大型器件程序庫和內置公式工具，可以迅速把測量與器件參數關聯起來。

 

圖2.跟蹤模式可以全麵表征器件。

 

 

表biao征zheng工gong程cheng師shi提ti供gong了le必bi要yao的de專zhuan業ye測ce量liang知zhi識shi，並bing了le解jie測ce量liang異yi常chang會hui給gei器qi件jian性xing能neng非fei目mu標biao領ling域yu帶dai來lai什shen麼me樣yang的de影ying響xiang。必bi須xu快kuai速su獲huo得de結jie果guo，以yi便bian器qi件jian工gong程cheng師shi或huo工gong藝yi工gong程cheng師shi能neng夠gou反fan複fu操cao作zuo
，把ba測ce量liang數shu據ju迅xun速su轉zhuan換huan成cheng器qi件jian參can數shu。

 

測量高功率半導體器件的DC和電容參數要求足夠的專業知識，優化各種測量的精度。即使對擁有這種專業知識的工程師，管理開點狀態、關點狀態和電容-電壓（C-V）測量之間的設置變化仍可能會耗費大量時間，而且容易出錯。

 

這些挑戰在晶圓環境中尤其棘手。功率晶體管、FET或huo二er極ji管guan的de特te性xing曲qu線xian包bao括kuo其qi典dian型xing輸shu出chu特te點dian圖tu。某mou些xie功gong率lv器qi件jian的de輸shu出chu特te點dian可ke能neng會hui有you幾ji十shi到dao幾ji百bai安an培pei。因yin此ci，創chuang建jian這zhe些xie曲qu線xian要yao求qiu高gao流liu儀yi器qi，如ruSMU （源測量單元）。在並行配置多個SMU時
，它們會產生高達100A的脈衝電流
，在管理線纜電阻和電感
、以保證精確結果方麵會產生相應的挑戰。

 

在對功率半導體器件執行全麵的DC I-V和C-V測試時，為減少遇到的問題

，許多工程師采用高功率接口麵板（圖3），最大限度地減少主要測量類型之間的連接變化。可以通過T型偏置進行I-V和C-V測量，而不需改變連接
，從而減少用戶出錯的機會。

 

圖3.高功率接口麵板解決了晶圓器件測試的連接挑戰。

 

［圖示內容：］

 

Model 8020 High Power Interface Panel： Model 8020高功率接口麵板

 

Manages： 管理

 

Series resistors： 串聯電阻器

 

High voltage bias tees： 高壓T型偏置

 

Overvoltage protecTIon： 過壓保護

 

Cabling differences between measurements： 測量之間的線纜差異

 

Connector interface to probe staTIons and fixtures： 連接器到探頭站和夾具的接口

 

 

為讓器件正確準備投產
，生產測試工程師必須證明能否可靠地生產器件。必須收集測量數據，獲得器件技術數據的統計結果；必bi須xu優you化hua測ce試shi時shi間jian，滿man足zu要yao求qiu的de生sheng產chan吞tun吐tu量liang。對dui這zhe些xie應ying用yong
，多duo功gong能neng儀yi器qi為wei迅xun速su獲huo得de測ce量liang數shu據ju提ti供gong了le最zui佳jia途tu徑jing
，並bing使shi連lian接jie變bian化hua和he開kai關guan達da到dao最zui小xiao。

 

SMUs是經驗證可以用於半導體應用的多功能儀器。增加測試腳本的SMU儀器可以改善吞吐量，因為其實現了緊密同步，內置複雜運算處理器，在儀器內部執行決策，從而最大限度地縮短了通信時間。SMUs儀器可以用於參數曲線示圖儀配置中
，實現交互測試及自動生產測試。其提供了自動軟件（圖4），同時融合了先進的半導體測試功能以及控製、數據報告和統計功能。

 

圖4.測試軟件把器件和測試與站點和子站對應起來，而不需要為每個子站重複每項測試，縮短了測試開發時間。

 

 

為確定器件滿足商用可靠性標準，可靠性測試工程師擔負著多項職責：

 

· 確定器件能否承受環境壓力，持續滿足規範

 

· 回答客戶與器件生命周期有關的問題（MTBF
， MTTF）

 

· 提供關鍵信息，確定器件是否適合特定的高可靠性應用，包括軍事/國防



、航空和汽車

 

創建統計相關結果要求足夠的測試器件樣本數量。對多個器件進行壓力測量，要求多通道並行測試及自動評估數據。

 

綜zong合he測ce試shi係xi統tong一yi般ban用yong於yu這zhe類lei應ying用yong，可ke進jin行xing定ding製zhi
，適shi應ying各ge種zhong應ying用yong環huan境jing。這zhe些xie係xi統tong使shi用yong軟ruan件jian控kong製zhi，循xun環huan執zhi行xing壓ya力li測ce量liang

，製zhi訂ding綜zong合he決jue策ce。市shi場chang上shang有you各ge種zhong電dian源yuan和heSMU儀器解決方案，可以為任意數量的器件同時供電和進行測試。

 

 

yidanyanzhengleqijian，jiukeyizhunbeitourushangyong。yonghubixujianyanqijianweiyuyingyongderongxianfanweinei，baozhengzuizhongchanpinshixianyujidegonglvxiaolv。zaiqijianchengshu，congduojiagongyingshanggonghuoshi，gonglvqijianxiaofeizheyaoxunsujiancenadaodeqijian，shibiehexiaochujiamaochanpin，bimianzuizhongchanpinzhongqianzaidewenti。

 

這時使用的測試儀器有：為基本電路板供電的可編程電源，功率分析儀，配備功率分析模塊及高壓探頭

、電流探頭和差分探頭的示波器。功率分析儀用來評估整個最終產品性能。示波器可以分析開關損耗、諧波和安全操作區。

 

 

guzhangfenxigongchengshibixuquedingguzhangshiyouzuizhongchanpinshiyongyinqide
，haishiyouyiqianloudiaodeshejiwentiyinqide。yidanzuochuzhezhongjueding，namezaishejihegongyigongchengzhongbixuzhidaoguzhangyuanyin，congerkeyishishigongyibianhuahuoshejibianhua
，fangzhijianglaizaicichuxianguzhang。

 

nenggouxunsuceliangqijianjishushujufeichangzhongyao，baokuojingtaishujuhedongtaishuju。yaomofangzuizhongyingyong，yifuxianguzhang。yongyougenzongmoshidecanshuquxianshituyikeyizhixingzheleifenxigongzuo。neizhiyaliceshiceliangderuanjiangongjukeyifuxiandaozhiqijianxingnengliehuadeqingkuang。

 

 

從(cong)始(shi)至(zhi)終(zhong)
，測(ce)試(shi)和(he)測(ce)量(liang)在(zai)把(ba)新(xin)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)帶(dai)到(dao)市(shi)場(chang)，並(bing)使(shi)其(qi)適(shi)應(ying)客(ke)戶(hu)應(ying)用(yong)

，發(fa)現(xian)問(wen)題(ti)來(lai)源(yuan)中(zhong)發(fa)揮(hui)著(zhe)重(zhong)要(yao)作(zuo)用(yong)。了(le)解(jie)整(zheng)個(ge)產(chan)品(pin)開(kai)發(fa)周(zhou)期(qi)及(ji)各(ge)階(jie)段(duan)的(de)測(ce)試(shi)挑(tiao)戰(zhan)有(you)助(zhu)於(yu)保(bao)證(zheng)整(zheng)個(ge)設(she)計(ji)流(liu)程(cheng)平(ping)滑(hua)運(yun)行(xing)。