[其他]MOS場效應晶體管的柵壓溫度篩選方法

在審

• 申請號: 101985000007886
• 申請日: 1985-10-18
• 公開（公告）號: CN85107886B
• 公開（公告）日: 1988-02-24
• 發明（設計）人: 苗慶海;劉可辛
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 代理公司: 濟南三達專利事務所
• 代理人: 王緒銀;楊富賢

ＭＯＳ場效應晶體管的一種篩選方法。本方法是將ＭＯＳ場效應晶體管的源極和漏極短路、柵極和源極之間施加直流偏壓，置于高溫環境中進行老化。比較老化前后的閾電壓值可判知ＭＯＳ場效應晶體管的穩定性和可靠性。易于剔除性能不穩定、可靠性差的管子，而對優質正品管無損傷。具有參數反映靈敏、試驗效率高、周期短、非破壞性、儀器設備簡單、操作容易和節省篩選費用的優點。在當前對ＭＯＳ場效應晶體管的考核尚無國家標準的情況下亦可作為例行試驗方法。

本發明屬于MOS場效應晶體管的一種篩選方法。

MOS場效應晶體管，由于柵結構是由MOS系統構成，它的質量直接反映出MOS場效應晶體管的穩定性和可靠性。如果在MOS系統中存在有過多的帶電粒子，例如氧化層中固定的電荷和可動電荷等，會使MOS場效應晶體管的閾電壓（V_T）產生過大的漂移和偏離設計的預定值，則穩定性和可靠性差。為了剔除性能不穩定和可靠性差的管子，目前采用熱電老化篩選方法。它是將晶體管加上一定的電功率，在高溫下試驗一段時間，然后測量其電參數。但這種方法，所施加的柵壓不高，未能促使可動電荷充分漂移，篩選效率低，試驗中維護工作量大。另外有美國專利“MOS場效應晶體管的穩定性試驗”（1975年美國專利3，882，391號）。它采用的方法是測量原來的和施加柵壓（在室溫下）后的MOS柵的平帶電壓之差。由此來確定晶體管的可靠性，并且來確定磷硅玻璃層（柵氧化層覆蓋有磷硅玻璃時）的質量，檢驗磷硅玻璃層的厚度是否足以吸收可動電荷。這種方法設備較多，測量和計算的數據較多，并且不是直接測量晶體管的參數。

本發明的目的在于提高MOS場效應晶體管的篩選效率，能夠更有效地剔除性能不穩定、可靠性差的晶體管，而對優質正品晶體管無損傷。

為了達到上述目的，本發明是將MOS場效應晶體管的源極和漏極短接，柵極和源極之間施加適當的直流偏壓，進行恒溫熱處理。比較試驗前后的閾電壓數值，即可篩次選好。附圖說明：附圖為實現篩選方案的電路系統圖。圖中G、D、S分別代表MOS場效應晶體管的柵極、漏極和源極。1W、100KΩ為碳膜電阻，作為柵極保護用。50V、0.01μF電容器作為瞬時高頻電流通路用，排除外界高頻感應的干擾。2個30V穩壓管作為柵極過電壓保護用。MOS管的柵極通過1W、100KΩ電阻與電源線相接，源極和漏極短接后接地線。在電源線上施加直流10-25V電壓。

按照附圖給出的電路系統，將MOS場效應晶體管的源極和漏極短接，在柵極和源極間施加一定的直流偏壓，例如10-25伏（電壓按柵介質厚度而定），使柵介質中的電場強度達到1×10⁶伏/厘米數量級的情況下作恒溫熱處理。這樣，柵介質中沾污的可動離子就會被激活，并產生定向運動，導致晶體管的閾電壓發生變化。比較處理前后的閾電壓數值，則質量優良的晶體管閾電壓變化小，質量差的晶體管閾電壓變化大，根據這一點就可以剔除質量差的晶體管，選出質量好的晶體管。由于漏源間未加電功率，所以晶體管不會過載。

優先實施方案：按附圖裝設好篩選用的電路板。測量待試驗晶體管的閾電壓值V_T（室溫下測量）。然后將晶體管插在電路板上的管座上，此時源極和漏極短路，柵極和源極之間施加有直流15伏偏壓（假設柵介質層厚為150nm），電源可用普通的晶體管直流穩壓電源（例如若接入100支晶體管時，可用10-25V、1A的直流穩壓電源）。放入150℃-170℃的電熱恒溫箱中30分鐘后，保持柵壓不變，取出置于室溫中，當管殼溫度降到室溫時，再去除偏壓。復測閾電壓值V_T′。比較變化量△V_T＝|V_T′-V_T｜。△V_T大的晶體管即為可靠性差的晶體管。例如可取△V_T≥1伏為次品。

本篩選方案優點是篩選效率高，可同時篩選大批量的晶體管，不需施加電功率，節省能源，儀器設備簡單，操作容易，試驗周期短，不損傷正品管，可以有效地剔除穩定性和可靠性差的管子。本方法可用作熱電老化篩選晶體管，也可用作質量檢驗用。