新能源汽车主驱系统和工业变频器对功率模块的可靠性要求日益严苛，IGBT作为传统硅基功率器件核心，已逐步向第三代半导体（如SiC基IGBT hybrid或纯SiC MOSFET）过渡。这些器件在高压、高频、高温环境下运行，早期缺陷如栅氧不稳定、基底缺陷或封装应力极易引发场内失效。老炼测试（Burn-in）通过加速应力筛选婴儿期失效，成为IGBT及第三代半导体器件量产前必不可少的可靠性实践，尤其在2025年SiC模块渗透率快速提升的背景下，这一技术直接影响产品寿命和系统安全性。
老炼测试类型
IGBT及第三代半导体老炼主要分为三类：
- HTGB（High Temperature Gate Bias）：高温栅偏测试，评估栅氧可靠性。
- HTRB（High Temperature Reverse Bias）：高温反偏测试，检测PN结和漂移区缺陷。
- 动态老炼（Dynamic Burn-in）：高温下施加开关信号，模拟实际功耗，暴露时序和热相关失效。
Si基IGBT vs SiC器件老炼对比
| 项目 | 传统Si IGBT | SiC第三代半导体器件 | 测试差异 |
|---|---|---|---|
| 测试温度 | 125~150℃ | 175~200℃ | SiC耐温更高，需专用腔体 |
| 偏置电压 | 80%额定Vces | 80~100%额定Vds | SiC击穿场强高，电压更高 |
| 时长 | 168~1000小时 | 500~2000小时 | 栅氧TDDB机制更敏感 |
| 主要关注 | 键合线、焊层疲劳 | 栅氧稳定性、基底缺陷 | SiC缺陷密度要求更低 |
| 标准参考 | AEC-Q101、AQG324 | AQG324扩展、JESD22-A108 | SiC需更高加速因子 |
SiC器件老炼更注重栅氧长期可靠性。
实践测试流程
典型IGBT/SiC老炼实践流程：
- 初始筛选：室温全参数测试，剔除明显缺陷。
- 加载老炼板：定制Burn-in Board，支持多器件并行。
- 施加应力：高温腔体中加载偏置或动态信号，实时监测漏电流。
- 间歇/终测：定期或结束后全参数对比。
- 失效分析：对漂移超标样品进行FA。
常见失效模式与案例
老炼常暴露：
- 栅氧TDDB击穿
- 漏电流异常上升
- Vth阈值电压漂移
- 基底螺位错扩展（SiC特有）
实践案例：某1700V SiC模块在HTGB 175℃、1000小时老炼中，发现0.2%样品栅漏电超标。失效分析显示为外延层基平面位错（BPD）引起，经优化外延工艺，失效率降至<50ppm。
注意事项
- 精确温控，避免过度应力导致假失效
- 实时监测系统，捕捉瞬态变化
- 老炼板低寄生设计，确保均匀偏置
- 结合功率循环验证封装可靠性
IGBT及第三代半导体老炼测试实践是提升器件早期可靠性的关键，通过科学加速应力筛选潜在缺陷，帮助企业实现高良率量产和长寿命应用，在新能源汽车和新能源领域发挥重要保障作用。
深圳汇策作为专业第三方检测机构，提供IGBT及第三代半导体器件规模化老炼及可靠性测试服务，配备高温动态/静态老炼系统、高精度监测平台，支持SiC、GaN等器件HTGB/HTRB、动态老炼及全流程失效分析。我们助力客户满足AQG324、AEC-Q101等严苛标准，确保产品高质量交付。
