老化測試提高了 SiC 和 GaN 的可靠性

新型寬帶隙半導(dǎo)體（如碳化硅和氮化鎵）在市場上的擴(kuò)散對傳統(tǒng)的老化和測試系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)，因為裸片尺寸越來越小，并且組件可以承受更高的電壓和溫度。

老化試驗箱和環(huán)境試驗箱在測試半導(dǎo)體器件和模塊方面發(fā)揮著重要作用，讓您可以評估產(chǎn)品何時滿足實際應(yīng)用中的溫度和應(yīng)力要求。因此，半導(dǎo)體可靠性與老化測試的進(jìn)行密切相關(guān)，老化測試發(fā)生在設(shè)備生命周期的早期階段，以檢查其電阻并降低過早失效或設(shè)備損壞的風(fēng)險。被測設(shè)備 (DUT) 經(jīng)受了擴(kuò)展溫度范圍的極端氣候測試。通常，半導(dǎo)體會經(jīng)受熱循環(huán)（在一定時期內(nèi)持續(xù)施加高溫）和環(huán)境循環(huán)（溫度循環(huán)，例如從 –10°C 到 70°C，重復(fù)多次）。

今天也非常重要的是晶圓級老化 (WLBI)，其中半導(dǎo)體器件在晶圓上仍處于裸片形式時要接受電氣和老化測試。除了配備適當(dāng)?shù)沫h(huán)境室外，WLBI 還需要一個特定的探針，該探針通過數(shù)以千計的超薄探測針向晶圓上的整個芯片提供所需的電刺激，能夠篩選材料的電學(xué)和熱學(xué)性能。在 WLBI 系統(tǒng)中，通過使用熱板達(dá)到所需的芯片溫度設(shè)置，將晶片加熱到所需的結(jié)溫。

在晶圓級進(jìn)行的壓力和測試相結(jié)合，可以實現(xiàn)更大的篩選，從而節(jié)省后續(xù)生產(chǎn)步驟的成本。

今天，使用傳統(tǒng)老化的老化和測試系統(tǒng)已經(jīng)不夠用了。我們需要新設(shè)備靈活并符合新技術(shù)和市場要求，以幫助半導(dǎo)體制造商應(yīng)對高并行度和極高電壓的測試和應(yīng)力覆蓋。

GaN 和 SiC 的零缺陷

我們都知道現(xiàn)代汽車，尤其是新型電動汽車有多少技術(shù)和創(chuàng)新。隨著排放和安全要求的增加，支持這些舉措的相應(yīng)技術(shù)將成比例增長。

考慮到這一點，人們越來越關(guān)注 ADAS 和牽引電氣化等新興技術(shù)，并且在開發(fā)這些新技術(shù)并使其可用于汽車行業(yè)方面進(jìn)行了大量投資。共同點是開發(fā)更小、更高效的解決方案，這些解決方案在全球半導(dǎo)體行業(yè)中技術(shù)先進(jìn)，并且極具價格競爭力。

SiC和GaN仍被認(rèn)為是新技術(shù)，尚未完全成熟。出于這個原因，他們?nèi)匀恍枰^續(xù)顯著發(fā)展以達(dá)到“零缺陷”。AEC 組件技術(shù)委員會定義的資格要求是使這些設(shè)備達(dá)到并超過常規(guī)車輛當(dāng)前安全水平的非凡努力的一部分。

用于寬帶隙技術(shù)的 EDA Industries

EDA Industries是一家為半導(dǎo)體行業(yè)提供老化和測試設(shè)備的供應(yīng)商。該工程公司于 1993 年在意大利成立，1998 年擴(kuò)展到新加坡，以滿足國際電子和半導(dǎo)體市場的需求。

EDA Italy 位于 Rieti 的總部（圖 1）和位于意大利 Terni 的新研發(fā)中心幫助所有 EMEA 和美國客戶進(jìn)行設(shè)計、生產(chǎn)和服務(wù)活動。

EDA 新加坡、EDA 菲律賓、EDA 中國和 EDA 馬來西亞是獨立的工業(yè)實體，其任務(wù)是端到端服務(wù)于亞洲市場。

憑借不斷擴(kuò)大的產(chǎn)品組合，其中還包括寬帶隙半導(dǎo)體解決方案（SiC 和 GaN），EDA Industries 計劃在未來進(jìn)一步擴(kuò)展，以服務(wù)美國市場。

圖 1：EDA Industries 位于 Rieti 的總部——老化測試

2021年，EDA集團(tuán)實現(xiàn)收入大幅增長，超過3400萬歐元。

EDA Industries 開發(fā)的系統(tǒng)不僅可以進(jìn)行老化測試，還可以進(jìn)行測試和篩選活動。對于公司而言，這對應(yīng)著開啟另一個時代，解決方案涵蓋后端（更專注于最終產(chǎn)品）和前端（更專注于晶圓和芯片測試）需求。

“EDA Industries 是一家擁有電子、硬件、軟件、固件以及自動化技能和知識的交鑰匙供應(yīng)商，”EDA Industries 的技術(shù)總監(jiān) Alessandro Polpetta 說?！斑@使我們能夠提供市場上不存在的量身定制的解決方案，為研發(fā)團(tuán)隊、運營團(tuán)隊和維護(hù)團(tuán)隊提供正確的答案。根據(jù)客戶的路線圖，我們的解決方案完全集成并隨著時間的推移得到保證。”

“我們不僅與 STM 和英飛凌等大公司合作，還與實驗室和其他大小公司合作，”EDA Industries 運營總監(jiān) Luca Lillacci 說。

EDA 的產(chǎn)品組合今天基于兩個主要解決方案：用于后端老化的 ETNA 和用于前端 WLBI 的 SocRATE。SocrATE 是一種創(chuàng)新的多級 WLBI 系統(tǒng)，適用于 SiC 和 GaN 器件，以一鍵式和完全并行（使用相同的探針卡）執(zhí)行以下測試：

HTRB 和 I Dss @ 2,500 V

HTGB 和 I Gss @ ±60 V

V th和低電流 R DS(on)

它完全自動化且易于更新，是用于測試 Taiko 和 6 至 8 英寸晶圓的模塊化緊湊型解決方案，具有多達(dá) 1,800 個芯片并行度（壓力測試高達(dá) 2,500 V）。

ETNA 測試設(shè)備專為封裝和模塊級別的后端測試而設(shè)計，允許您使用通用 DUT 板（用于分立和模塊）進(jìn)行所有測試和壓力配置，每個 DUT 的獨立配置，軟件可編程設(shè)備、測試流程期間的硬件配置、故障情況下的自動硬件設(shè)備排除和分箱、壓力期間的連續(xù)泄漏測量以監(jiān)控和記錄數(shù)據(jù)等等。圖 2 顯示了一個應(yīng)用板，里面裝滿了 DUT 刨花板，可以使用 ETNA 設(shè)備進(jìn)行測試。

圖 2：裝有 DUT 的電路板（老化測試）

正如 Polpetta 所說，“EDA Industries 的成功故事始于 2016 年，它為后端提供了一個在很短的時間內(nèi)不存在于市場上的老化平臺，支持 SiC 器件的首次量產(chǎn)。用于電動汽車和充電系統(tǒng)。新平臺的功能，如高壓應(yīng)力期間的泄漏測量精度和測試流程可配置性，允許客戶、研發(fā)、設(shè)計人員和產(chǎn)品工程師微調(diào)所有工藝參數(shù)，以滿足“零缺陷”目標(biāo)和高嚴(yán)格的質(zhì)量要求?！?/p>

2018 年，EDA 面臨同樣的老化需求，這一次是 GaN 器件，它在價格方面也開始變得具有競爭力。2019 年，人們開始意識到最初為 SiC 開發(fā)的平臺開始顯示出其在 GaN 應(yīng)用上的局限性，GaN 與 SiC 有不同的特定要求，并且需要一個能夠處理所有功率器件的獨特平臺（碳化硅、氮化鎵、IGBT）。與此同時，EDA 決定在芯片級開發(fā)創(chuàng)新解決方案，引領(lǐng) Socrate 作為前端領(lǐng)域使用的設(shè)備。

從那時起，投資組合進(jìn)一步豐富。除了硬件之外，老化系統(tǒng)還配備了一個軟件應(yīng)用程序，能夠提供有關(guān)所執(zhí)行測試的詳細(xì)報告，部件故障的干預(yù)時間為 100 μs，并以毫秒分辨率記錄時間。

“該平臺是模塊化的，可以通過軟件通過選擇所需的測試程序進(jìn)行完全配置，”Lillacci 說。“研發(fā)團(tuán)隊可以實時訪問測試結(jié)果。這使您能夠獲得有關(guān) SiC 和其他高度集成組件生產(chǎn)的最新信息，從而為開發(fā)人員提供快速響應(yīng)并降低成本?！?br />
審核編輯 黃昊宇