[發(fā)明專利]一種測量MOSFET器件峰值結(jié)溫分布的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210524530.7
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN103852181A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱陽軍;陸江;董少華;田曉麗;王任卿
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G01K7/01
• 分類號: G01K7/01
• 代理公司: 北京華沛德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于MOSFET器件的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種測量MOSFET器件峰值結(jié)溫分布的方法。

背景技術(shù)

MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor?Field-Effect?Transistor,MOSFET），簡稱金氧半場效晶體管是一種可以廣泛使用在模擬電路與數(shù)字電路的場效晶體管。金屬氧化物半導體場效應(yīng)管依照其“溝道”的極性不同，可分為電子占多數(shù)的N溝道型與空穴占多數(shù)的P溝道型。

MOSFET器件的結(jié)溫高低以及均勻與否對其熱學和電學性能、可靠性有至關(guān)重要的影響，而結(jié)溫是半導體器件最重要最基本的物理參量之一。MOSFET器件發(fā)熱均勻性和溫度分布的均勻性，以及其對于器件的參數(shù)的穩(wěn)定性、品質(zhì)的可靠性以及器件、整片集成電路乃至整機和系統(tǒng)的壽命都有不可忽視甚至決定性的影響，其對于航空、軍事等很多領(lǐng)域的重要性也是不可動搖的。MOSFET器件的溫度均勻與否是影響其熱學性能、電學性能、可靠性乃至壽命的重要因素。

研究MOSFET器件源漏結(jié)溫度均勻與否的最好方法是攝取紅外熱像圖。它是通過紅外熱像儀接收目標各部位輻射的紅外能量，并將其轉(zhuǎn)化為溫度值，用不同的顏色標示不同的溫度，最終以紅外熱像圖方式在液晶屏上顯示。該測試方法需要對器件內(nèi)部管芯進行拍照，因此需要專門對器件進行加工后方可測試，例如對于塑封（塑料封裝）器件需要使用化學方法（例如酸腐蝕）對其進行開帽操作，使得器件內(nèi)部的管芯裸露出來，對于金屬封裝的器件需要將器件正面的金屬蓋板通過物理方法取掉，方可使器件內(nèi)部的芯片裸露出來。即對器件進行了破壞，屬于破壞性檢測手段。甚至有時加工后的器件無法對其進行測試。

盡管紅外熱像圖能直觀的給出整個芯片各處的溫度信息，以及整個區(qū)域的峰值溫度，但是它沒有突出顯示整個有源區(qū)，溫度分布狀況。對于芯片或者器件而言，有源區(qū)才是表征體現(xiàn)芯片或器件熱學性能可靠性最理想的區(qū)域。當前人們使用紅外熱像法獲得器件的熱像圖來進行可靠性分析和判斷，也僅僅是停留在感官上整個芯片的溫度信息和溫度分布狀況，而沒能專門針對于器件有源區(qū)，做出相應(yīng)的定性和定量分析，給出有源區(qū)的溫度分布，平均溫度，以及平均溫度與峰值結(jié)溫的差值等等，此差值將關(guān)系到芯片使用的可靠性問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種測量MOSFET器件峰值結(jié)溫分布的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中破壞性檢測和有源區(qū)溫度分布顯示不準確的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種測量MOSFET器件峰值結(jié)溫的方法，包括如下步驟：

在恒溫裝置內(nèi)，采集MOSFET器件的多階梯恒流脈沖所對應(yīng)的溫敏參數(shù)，獲得所述MOSFET器件的電流-溫敏參數(shù)-溫度三維曲線簇；

設(shè)定所述MOSFET器件的有效面積，根據(jù)MQH算法，選定基準電流，得到所述基準電流的序列；

根據(jù)所述電流-溫敏參數(shù)-溫度三維曲線簇和所述基準電流的序列，得到電流-有效面積-溫敏參數(shù)-溫度曲線簇；

通過所述多階梯恒流重復脈沖測試所述MOSFET器件，得到同一電流在不同時間的溫敏參數(shù)，然后將所述同一電流在不同時間的溫敏參數(shù)進行多項式擬合，得到零時刻溫敏參數(shù)；

根據(jù)所述零時刻溫敏參數(shù)和所述電流-有效面積-溫敏參數(shù)-溫度曲線簇，得到所述有效面積所對應(yīng)的結(jié)溫。

進一步地，所述電流-有效面積-溫敏參數(shù)-溫度曲線簇通過以所述基準電流的序列為參量，以所述溫敏參數(shù)為自變量，以所述溫度為應(yīng)變量進行多項式擬合即得。

進一步地，所述得到同一電流在不同時間的溫敏參數(shù)的方法具體包括如下步驟：

對所述MOSFET器件加一柵壓，使所述MOSFET器件的溝道開啟，然后在漏極和源極之間施加一加熱電壓，所述加熱電壓所產(chǎn)生的加熱電流從所述漏極流向所述源極；

經(jīng)加熱后，關(guān)斷所述柵壓和所述加熱電壓，所述溝道關(guān)閉，分別在所述源極和所述漏極之間施加一測量電流，所述測量電流從所述源極流向所述漏極，立即測量所述MOSFET器件的溫敏參數(shù)，通過多階梯恒流重復脈沖測試所述MOSFET器件，得到同一電流在不同時間的溫敏參數(shù)。

本發(fā)明提供的一種測量MOSFET器件峰值結(jié)溫分布的方法，通過測量器件有源區(qū)的相關(guān)參數(shù)，結(jié)合相對應(yīng)的數(shù)理模型計算出器件的溫度分布，給出相應(yīng)的溫度和對應(yīng)的有效面積，針對器件有源區(qū)進行定量分析，因此在對器件進行可靠性分析判斷方面，熱譜分析方法優(yōu)于紅外熱像法，可以提供更準確可靠的信息，與實際的溫度分布和峰值結(jié)溫符合的較好。

附圖說明