一种半导体晶圆的可靠性测试方法与流程

本发明涉及半导体器件监测，尤其涉及一种半导体晶圆的可靠性测试方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车、充电桩等应用的快速发展，以及电源领域中高频、高功率等需求的提升，基于碳化硅（sic）、氮化镓（gan）材料的第三代宽禁带功率半导体器件被广泛应用于汽车、工业、消费电子等领域。然而其生产制造工艺的成熟度还有待提高，器件的生产良率较低导致其成本较高，严重制约了宽带半导体器件的推广应用。因此有必要从晶圆级对芯片进行筛选测试，提高生产良率降低制造成本。

2、传统的高温栅偏（high-temperature gate bias，htgb）可靠性试验不能真正的模拟芯片高温高频的应用工况，不能有效且精确的表征器件的动态可靠性。动态高温栅偏试验（dynamic high-temperature gate bias，dhtgb）更能反应宽带半导体的真实运行工况，但是市场上相对应的测试设备解决方案却比较少，如何针对晶圆级进行动态高温栅偏测试，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种半导体晶圆的可靠性测试方法，以实现晶圆级的可靠性测试，保证检测精度，提高生产良率，降低生产成本。

2、根据本发明的一方面，提供了一种半导体晶圆的可靠性测试方法，应用于半导体晶圆的可靠性测试系统；

3、所述半导体晶圆的可靠性测试系统包括：源测量模块、多个测试模块、电源模块和控制模块；

4、半导体晶圆包括多个待测裸芯片；

5、所述源测量模块包括源测量单元和单刀双掷开关，所述源测量单元至少包括第一源测量单元和第二源测量单元，所述单刀双掷开关至少包括第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关，所述测试模块至少包括驱动单元和开关阵列；

6、所述电源模块分别与所述驱动单元、所述控制模块和所述开关阵列连接；所述驱动单元与所述控制模块连接；所述第一源测量单元的第一端和所述第二源测量单元的第一端均连接至参考电压端；

7、所述第一源测量单元的第二端与所述第一单刀双掷开关的第一端连接，所述第二源测量单元的第二端与所述第二单刀双掷开关的第一端连接；

8、所述第一单刀双掷开关的第二端和所述第二单刀双掷开关的第二端连接；所述第一单刀双掷开关的第三端和所述第二单刀双掷开关的第三端连接且均与所述待测裸芯片的漏极连接；所述待测裸芯片的栅极与所述驱动单元或所述第一单刀双掷开关的第二端连接；所述待测裸芯片的源极与所述参考电压端或接地端连接；所述开关阵列分别与所述待测裸芯片的源极、漏极和栅极连接；所述半导体晶圆的可靠性测试方法包括：

9、启动测试模块、电源模块和控制模块；

10、控制所述第一单刀双掷开关的切换端与所述第一单刀双掷开关的第二端连接；

11、控制所述第二单刀双掷开关的切换端与所述第二单刀双掷开关的第三端连接；

12、控制所述待测裸芯片的栅极与所述第一单刀双掷开关的第二端以及所述待测裸芯片的源极与所述参考电压端连接；

13、控制所述第一源测量单元处于封波状态以及控制所述第二源测量单元输出第一预设固定电压电流信息，并获取所述待测裸芯片的第一测量数据；

14、获取预设电压阈值范围；

15、判断所述第一测量数据是否位于所述预设电压阈值范围内；

16、若是，则认为所述待测裸芯片中体二极管处于隔断状态，继续进行测试；

17、若否，则认为所述待测裸芯片连通状态异常。

18、可选的，继续进行测试包括：

19、控制所述第一源测量单元输出第二预设固定电压电流信息以及控制所述第二源测量单元输出第三预设固定电压电流信息，获取所述待测裸芯片的第二测量数据；

20、根据所述第二测量数据确定所述待测裸芯片的连通状态。

21、可选的，所述第二测量数据包括栅源电压值、源漏电压值和源漏电流值；

22、根据所述第二测量数据确定所述待测裸芯片的连通状态，包括：

23、获取预设栅源电压范围、预设源漏电压范围和预设源漏电流值；

24、判断所述栅源电压值是否在所述预设栅源电压范围内、所述源漏电压值是否在所述预设源漏电压范围内以及所述源漏电流值是否在所述预设源漏电流范围内；

25、若是，则认为所述待测裸芯片连通状态正常；

26、若否，则认为所述待测裸芯片连通状态异常。

27、可选的，认为所述待测裸芯片连通状态正常之后，还包括：

28、控制驱动模块与所述待测裸芯片的栅极连接，并输出预设占空比的pwm波至所述待测裸芯片的栅极；

29、控制所述待测裸芯片的源极与漏极连接，并控制所述源极切换至与所述接地端连接，且持续连通预设时间。

30、可选的，控制所述待测裸芯片的源极与漏极连接，并控制所述源极切换至接地端，且持续预设时间之后，还包括：控制所述第一单刀双掷开关的第二端与所述待测裸芯片的栅极连接；

31、控制所述待测裸芯片的源极与所述参考电压端连接；

32、控制所述第一源测量单元和所述第二源测量单元的启动状态；

33、根据所述启动状态和预设占空比的pwm波获取所述待测裸芯片的老化状态。

34、可选的，控制第一源测量单元和第二源测量单元的启动状态，包括：

35、控制所述第一单刀双掷开关的切换端与所述第一单刀双掷开关的第二端连接；

36、控制所述第二单刀双掷开关的切换端与所述第二单刀双掷开关的第三端连接；

37、根据所述启动状态和预设占空比的pwm波获取所述待测裸芯片的老化状态，包括：

38、根据不同时刻下的预设占空比的pwm波对应获取所述待测裸芯片的阈值电压；

39、根据所述阈值电压获取所述待测裸芯片的老化状态。

40、可选的，控制第一源测量单元和第二源测量单元的启动状态，包括：

41、控制所述第一单刀双掷开关的切换端与所述第一单刀双掷开关的第二端连接；

42、控制所述第二源测量单元不启动；

43、根据所述启动状态和预设占空比的pwm波获取所述待测裸芯片的老化状态，包括：

44、根据不同时刻下的预设占空比的pwm波对应获取所述待测裸芯片的栅极漏电流；

45、根据所述栅极漏电流获取所述待测裸芯片的老化状态。

46、本发明实施例的技术方案，通过提供一种半导体晶圆的可靠性测试方法，方法包括启动测试模块、电源模块和控制模块；控制第一单刀双掷开关的切换端与第一单刀双掷开关的第二端连接；控制第二单刀双掷开关的切换端与第二单刀双掷开关的第三端连接；控制待测裸芯片的栅极与第一单刀双掷开关的第二端以及待测裸芯片的源极与参考电压端连接；控制第一源测量单元处于封波状态以及控制第二源测量单元输出第一预设固定电压电流信息，并获取待测裸芯片的第一测量数据；获取预设电压阈值范围；判断第一测量数据是否位于预设电压阈值范围内；若是，则认为待测裸芯片中体二极管处于隔断状态，继续进行测试；若否，则认为待测裸芯片连通状态异常以实现晶圆级的可靠性测试，保证检测精度，提高生产良率，降低生产成本。

47、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。