デバイス/モジュールの信頼性評価、電気的特性測定・評価

SiCパワー半導体のAC-BTI試験: 自社デバイスの信頼性確保や、部品選定および製品設計に必要な情報の取得をサポート

SiCパワー半導体のAC-BTI試験(DGS試験/GSS試験)JEITA EDR-4713 Amend.1 附則書E、JEDEC JEP195、AQG 324、T/CASAS 045—2024規格対応
SiCパワー半導体固有の劣化モードをテスト

Siよりも優れた性質(高耐圧、低損失)を持つSiCを用いたパワー半導体が注目されています。
一方で、SiCパワー半導体の代表的な素子であるSiC MOSFETには、Si MOSFETでは見られない固有の劣化モードが存在し、スイッチング動作中にゲートへ印加されるACストレスにより、しきい値電圧のシフトが生じる場合があることが確認されています。多くの場合、しきい値電圧が正側にシフトしてオン抵抗が増加し、結果として消費電力の増加を引き起こします。
このゲートスイッチングによるしきい値電圧のシフト現象は、「AC-BTI※1」や「GSI※2」と規格によって異なる名称で呼ばれています。
また、この現象による特性変動量を評価する試験も、規格により「AC-BTI試験」「GSS※3試験」「DGS※4試験」と様々な名称が用いられています。以下の表に各規格ごとの呼称の対応関係を示します。
OKIエンジニアリングでは、本半導体テストサービスを通じて、自社デバイスの信頼性確保や、部品選定および製品設計に必要な情報の取得をサポートいたします。

  • ※1 AC-BTI:Alternating Current – Bias Temperature Instability
  • ※2 GSI:Gate Switching Instability
  • ※3 GSS:Gate Switching Stress
  • ※4 DGS:Dynamic Gate Stress
団体/規格名 JEITA
EDR-4713 Amend.1
JEDEC
JEP195
ECPE
AQG 324
CASA
T/CASAS 045-2024
現象の呼称 AC-BTI GSI GSI 記載なし
試験名の呼称 AC-BTI GSS DGS(=GSS) DGS

当社のAC-BTI試験サービスの特長

  • 国際規格に準拠した信頼性試験が可能
    規格:JEITA EDR-4713 附属書E,JEDEC JEP195,AQG 324
  • 自由度の高い試験が可能
    48検体同時に試験が可能、温度・測定・ストレス条件なども細かく調整可能
  • 短納期で再現性の高い試験サービスを提供可能
    オンボードでの連続試験・自動しきい値測定が可能

自由度の高い試験が可能

  • 48検体同時に試験が可能
  • 温度(-40~175℃)
  • 測定(Vthトリプルセンス法 他2種)
  • ACストレス条件(1~500kHz、-15V~+25V、TrTf可変など)も細かく調整可能


AC-BTI試験装置

AC-BTI試験による製品比較事例(DGS試験/GSS試験)

AC-BTI試験事例(DGS試験/GSS試験)を紹介します。製造メーカーが異なるSiCパワー半導体を用いて、しきい値電圧の変動量比較を行いました。製造メーカー・製品により、しきい値電圧やオン抵抗の変動量に差異があることを確認しました。


試験フローおよび試験回路図


ACストレス波形の例


  • しきい値電圧シフト量の比較

  • AC-BTI試験後(1E+11サイクル)のしきい値電圧とオン抵抗の変動量比較
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