[發明專利]半導體襯底的自熱測量裝置及其測試方法

無效

• 申請號: 201110446116.4
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102564627A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 王學良;張峰;曹共柏;葉斐;王曦
• 申請（專利權）人: 上海新傲科技股份有限公司;中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G01K7/01
• 分類號: G01K7/01
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 孫佳胤;翟羽

技術領域

本發明涉及半導體材料測試領域，尤其涉及一種半導體襯底自熱效應的測試。?

背景技術

SOI自熱效應：與體硅材料相比，SOI材料因埋氧層的導熱率比硅低兩個個數量級，以致基于SOI材料的器件難以通過襯底散熱，所以基于SOI材料的器件存在嚴重的自熱效應。這不僅會增加器件內的溫度，而且由于溝道溫度的提升，導致器件遷移率降低、漏極飽和電流降低以及在飽和區出現負的微分電導。SOI的自熱效應會使器件的性能惡化，降低器件的可靠性導致器件不能正常工作。?

為了表征SOI材料自熱效應，現有技術采用溫度計進行測量。常見的有紅外溫度計，這種測試方法存在采樣點難以精準確定，環境因素對測量的準確性影響較大的問題。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供半導體襯底的自熱測量裝置及其測試方法。?

為了解決上述問題，本發明提供了一種半導體襯底的自熱測量裝置，包括一二極管、一直流電流源和一電壓計；所述二極管的一表面上附著一層導熱膠，所述導熱膠層與所述二極管形成導熱接觸，所述導熱膠層的另一面用于與待測半導體襯底的裸露表面形成導熱接觸；所述直流電流源與所述二極管的兩端電學連接，為所述二極管提供一恒定電流，所述二極管在正向工作；電壓計與所述二極管的兩端電學連接，用于測量所述二極管兩端的電壓。?

所述二極管為PN結二極管、肖特基二極管、MOS寄生二極管中任意一種，所述MOS寄生二極管為MOS漏區與MOS溝道區之間形成的二極管、MOS源區與MOS溝道區之間形成的二極管、MOS溝道區與MOS襯底之間形成的二極管中任意一個。?

所述二極管是以單獨封裝方式形成，所述單獨封裝方式選自于TO-220封裝方式、TO-251A封裝方式、TO-126封裝方式中任意一個。?

所述待測半導體襯底為Si襯底、SOI襯底、GOI襯底、sSOI襯底、GeSiOI襯底中任意一種。?

為了解決上述技術問題，本發明還提供了一種利用如上述的半導體襯底的自熱測量裝置的測試方法，包括步驟：?

I）提供一待測的半導體襯底；

II）在所述半導體襯底的待測區域的裸露表面粘附一導熱膠層；

III）將二極管粘附于所述導熱膠層的裸露表面；

IV）分別將電壓計，直流電流源與所述二極管的兩端電學連接；

V）測得在所述二極管的電壓值以計算出所述半導體襯底的溫度。

所述二極管為PN結二極管、肖特基二極管、MOS寄生二極管中任意一個，所述MOS寄生二極管為MOS漏區與MOS溝道區之間形成的二極管、MOS源區與MOS溝道區之間形成的二極管、MOS溝道區與MOS襯底之間形成的二極管中任意一個。?

所述二極管是以單獨封裝方式形成，所述單獨封裝方式選自于TO-220封裝方式、TO-251A封裝方式、TO-126封裝方式中任意一個。?

所述步驟I中，所述待測半導體襯底為Si襯底、SOI襯底、GOI襯底、sSOI襯底、GeSiOI襯底中任意一個。?

所述半導體襯底中的自熱的產生方式為采用所述二極管在大電流模式下工作一定時間后所產生的熱量，并通過導熱膠層將所述熱量傳導至半導體襯底中。?

進一步包括探針，所述半導體襯底中的自熱的產生方式為采用所述探針在半導體襯底的裸露表面注入電流產生熱量。?

本發明的優點在于：?

1）由于采用導熱膠層大幅度隔絕了環境與半導體襯底產生熱量的流動通道，故半導體襯底溫度的測量受環境因素的影響較少。

2）由于溫度變化導致二極管兩端電壓變化，而這并不會損壞二極管，故該測試裝置可以反復使用，測試成本低廉。?

3）由于本發明利用采用二極管、導熱膠層、直流電流源與電壓計測試半導體襯底產生熱量的大小，故測試方法簡單、易行，且精度高。?

附圖說明

圖1是本發明提供的一種半導體襯底的自熱測量裝置實施例一的結構示意圖；?

圖2是本發明提供的一種利用半導體襯底的自熱測量裝置的測試方法實施例二的步驟流程圖；

圖3A～3D是本發明提供的一種利用半導體襯底的自熱測量裝置的測試方法實施例二的工藝步驟圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明提供的半導體襯底的自熱測量裝置及其測試方法的具體實施方式做詳細說明。?

圖1所示為本發明提供的一種半導體襯底的自熱測量裝置實施例一的結構示意圖。?

實施例一?