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时变介质击穿(TDDB)

原理:在低于材料本征击穿强度的恒定电压CVS或恒定电流CCS应力下,长时间持续施加电荷注入。随着绝缘薄膜内部缺陷不断产生与积累,当缺陷密度达到临界阈值时,最终形成贯穿的导电通路,导致介质发生突发性物理击穿。

具体测试对象:

碳化硅MOSFET的栅极氧化层(SiO₂)

超宽禁带器件的界面绝缘薄膜

先进封装中的高频介电层材料等


1. 项目介绍

原理:在低于材料本征击穿强度的恒定电压CVS或恒定电流CCS应力下,长时间持续施加电荷注入。随着绝缘薄膜内部缺陷不断产生与积累,当缺陷密度达到临界阈值时,最终形成贯穿的导电通路,导致介质发生突发性物理击穿。

作用:测试特定应力下的击穿时间tBD、绘制Weibull统计分布图、以及应力诱导漏电流随时间的演化曲线。评估栅氧界面本征缺陷密度与外延工艺质量;量化剖析宽禁带器件在高温、强电场极端工况下的绝缘退化与失效模型。


2. 样品要求

2.1 样品的绝缘层必须具备极高的致密性与极低的初始缺陷密度。若制程中引入了严重的针孔缺陷或金属颗粒污染,介质会在施加应力的初期瞬间发生早期失效,无法进入真实的磨损老化阶段,导致无法提取本征击穿动力学参数。

2.2 裸片测试需使用高抗氧化的探针并确保绝对的机械防震,或预先将器件进行高可靠性的树脂封装,防止测试期间因机械接触失效导致的电应力意外中断。


3. 常见问题

3.1 在进行恒流应力或针对极薄介质的高压测试时,大量高能电荷注入会产生显著的局域焦耳热。

由于芯片微区热量无法及时传导散溢,氧化层真实温度将远高于设定的环境热台温度,导致器件发生热失控而非真实的电学老化击穿,严重低估介质耐压能力。

 

使用设备:半导体参数分析仪

时变介质击穿(TDDB)
原理:在低于材料本征击穿强度的恒定电压CVS或恒定电流CCS应力下,长时间持续施加电荷注入。随着绝缘薄膜内部缺陷不断产生与积累,当缺陷密度达到临界阈值时,最终形成贯穿的导电通路,导致介质发生突发性物理击穿。
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