[发明专利]氢效应试验箱和系统

说明书

本发明适用于电子元器件可靠性评价技术领域，提供了一种氢效应试验箱和系统。该系统包括：供电模块、氢浓度控制模块、控温模块、抽真空模块、参数测试模块和氢效应试验箱；其中，抽真空模块将氢效应试验箱内部设置为真空状态，以使氢浓度控制模块将预设浓度的氢气排入氢效应试验箱内部；控温模块控制氢效应试验箱内部的温度；供电模块对试验器件施加偏置电压，参数测试模块监测施加偏置电压后的试验器件的参数变化值。本发明能够精确控制试验箱中的温度和氢气浓度，还可以给试验器件施加偏置电压并监测试验器件的参数变化值，从而评价氢气浓度对试验器件的参数的影响。

技术领域

本发明属于电子元器件可靠性评价技术领域，尤其涉及一种氢效应试验箱和系统。

背景技术

半导体元器件的制作过程中涉及的工艺很多，有些工艺过程需要在氢气气氛中进行，如镀镍和镀金等。同时，在这些工艺过程中还需要使用很多材料，例如烧结用的金锡焊料、铅锡和无铅焊料等，粘结用的导电胶会让绝缘胶，键合使用的金丝、金带和硅铝丝，还例如装配中使用的LTCC（Low Temperature Co-fired Ceramic，低温共烧陶瓷）基板、氧化铝陶瓷基板、环氧板和罗杰斯板等板材，用于芯片的可伐合金、钼铜合金和钨铜镀金垫片等，再有用于调试使用的缩醛烘干胶和吸波材料，用于粘固使用的硅橡胶和环氧胶等，这些材料在生产制造和使用过程中都可能会吸附氢，因此，氢气也极易成为密封器件内腔的残余气体。

然而，密封腔内部气氛中的氢气会对电子元器件产生较大的影响。比如半导体器件的栅极肖特基金属化层常会用到金属钯或铂，当器件处于氢气气氛中时，部分氢分子会在表面金属钯或铂的催化下分解为氢原子，氢原子会扩散进入器件沟道内抑制沟道中的施主杂质硅，降低沟道载流子的浓度，从而降低器件的漏极电流、跨导和增益，氢原子还会吸附于金属钯或铂的表面，与钯或铂相互作用导致器件产生明显的形貌变化和相移，氢原子还会穿过钯或铂的金属层并吸附到金属/半导体界面形成偶极层，造成半导体电势漂移，从而降低肖特基势垒高度等现象，导致器件的质量事故，严重制约了装备的可靠性提升。

近年来，氢气对电子元器件性能的影响越来越受到重视。但是，传统的氢效应试验系统的氢气浓度多由人工控制，定量输入进试验箱，控制精度低，无法准确评估氢气对器件性能的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种氢效应试验箱和系统，以解决现有技术中氢气浓度的控制精度低，无法准确评估氢气对器件性能的影响的问题。

本发明实施例第一方面提供了一种氢效应试验箱，包括：金属腔体、气体分流管道、真空法兰盘和温度控制设备，所述气体分流管道和所述温度控制设备均设置在所述金属腔体的内部；

其中，所述金属腔体的侧壁上设置进气孔，所述气体分流管道通过所述进气孔与所述金属腔体连接；所述真空法兰盘设置在所述金属腔体的侧壁上，所述真空法兰盘的第一接线柱通过线缆与所述金属腔体内部的试验器件连接，所述真空法兰盘的第二接线柱适于与外部供电模块和外部参数测试模块连接；

氢气通过所述进气孔进入所述气体分流管道，所述气体分流管道将所述氢气排入所述金属腔体中；所述温度控制设备用于将所述金属腔体内部的温度控制在预设值；所述外部供电模块通过所述真空法兰盘对所述试验器件施加偏置电压，所述外部参数测试模块通过所述真空法兰盘获取施加偏置电压前和施加偏置电压后的所述试验器件的参数值。

可选的，所述金属腔体包括：金属盒体、密封圈和金属盖板；

所述金属盒体的内部设置所述气体分流管道和所述温度控制设备，所述金属盒体的侧壁上设置所述进气孔和所述真空法兰盘；

所述金属盒体通过所述密封圈与所述金属盖板密封连接。

可选的，所述金属盒体的侧壁上还设置：出气孔；

所述金属腔体内部的废气通过所述出气孔排出。

可选的，所述温度控制设备包括：至少四个温度传感器和至少两个加热丝；