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?yàn)槁闫叽缭絹碓叫?，并且組件可以承受更高的電壓和溫度。

老化室和環(huán)境室在測試半導(dǎo)體器件和模塊中發(fā)揮著重要作用，讓您可以評估產(chǎn)品何時(shí)滿足實(shí)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(xiǎn)。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(shí)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(shí)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(gè)特定的探針，該探針通過數(shù)以千計(jì)的超薄探測針向晶圓上的整個(gè)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(shí)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。我們需要靈活且符合新技術(shù)和市場要求的新設(shè)備，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(diǎn)，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(diǎn)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(jià)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(gè)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(jì)、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(dú)立的工業(yè)實(shí)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(jì)劃在未來進(jìn)一步擴(kuò)展，以服務(wù)美國市場。

2021年，EDA集團(tuán)實(shí)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(gè)時(shí)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(duì)、運(yùn)營團(tuán)隊(duì)和維護(hù)團(tuán)隊(duì)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(shí)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(shí)驗(yàn)室和其他大小公司合作，”EDA Industries 運(yùn)營總監(jiān) Luca Lillacci 說。

EDA 的產(chǎn)品組合今天基于兩個(gè)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(gè)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(jì)，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(gè) DUT 的獨(dú)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(gè)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。

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(gè)在很短的時(shí)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(jì)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?！?

2018 年，EDA 面臨同樣的老化需求，這一次是 GaN 器件，它在價(jià)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 有特定且不同的要求，并且需要一個(gè)能夠處理所有功率器件的獨(dú)特平臺(碳化硅、氮化鎵、IGBT)。與此同時(shí)，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(shí)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(gè)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(bào)告，部件故障的干預(yù)時(shí)間為 100 μs，并以毫秒分辨率記錄時(shí)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(duì)可以實(shí)時(shí)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?！?