[發(fā)明專利]一種VDMOS器件結(jié)溫的測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410079725.4
• 申請(qǐng)日: 2014-03-06
• 公開（公告）號(hào): CN103822731A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭春生;王琳;馮士維;李睿;張燕峰;李世偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01K7/16
• 分類號(hào): G01K7/16
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子器件測(cè)試領(lǐng)域，主要應(yīng)用于器件的結(jié)溫測(cè)量與分析，具體涉及一種VDMOS（vertical?double-diffusion?metal-oxide-semiconductor，縱向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體）器件結(jié)溫的測(cè)試方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體器件向尺寸小、集成度高等方向的發(fā)展，尤其是工作功率的不斷增大導(dǎo)致器件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量不斷增多，使結(jié)溫升高，從而導(dǎo)致器件可靠性下降，壽命縮短。為了準(zhǔn)確評(píng)價(jià)其可靠性，對(duì)器件結(jié)溫的測(cè)試尤為重要。

目前，VDMOS器件結(jié)溫測(cè)試多采用電學(xué)法，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要有國(guó)軍標(biāo)128A-97?3103，美軍標(biāo)MIL-STD-750E?3101.4等，測(cè)試設(shè)備均帶有開關(guān)裝置。測(cè)試中，首先對(duì)器件進(jìn)行校溫，得到溫敏參數(shù)曲線；然后，先給器件加一工作電流使器件升溫，再通過(guò)開關(guān)斷開工作電流，接通測(cè)試電流，采集器件結(jié)電壓，對(duì)應(yīng)得到器件結(jié)溫。由于在工作電流和測(cè)試電流切換過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生時(shí)間延遲，可能造成器件溫度有較大的變化導(dǎo)致結(jié)溫測(cè)量不準(zhǔn)確。實(shí)驗(yàn)表明，1us的時(shí)間延遲可能導(dǎo)致溫度變化超過(guò)200℃。而且現(xiàn)行的設(shè)備延遲的時(shí)間一般可達(dá)到1～5us。這種工作電流和測(cè)試電流切換過(guò)程中產(chǎn)生的時(shí)間延遲，對(duì)器件結(jié)溫測(cè)試精度有很大影響。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)VDMOS器件結(jié)溫測(cè)量中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種簡(jiǎn)便的測(cè)試方法，利用溫箱、電源和圖示儀等通用設(shè)備實(shí)現(xiàn)器件結(jié)溫的測(cè)量。該方法不需要開關(guān)切換,直接在工作狀態(tài)下測(cè)量結(jié)溫，消除了由于開關(guān)切換延遲引起的結(jié)溫測(cè)量誤差。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

在不同溫度下，對(duì)器件進(jìn)行通態(tài)電阻的測(cè)量，得到溫度-通態(tài)電阻的關(guān)系曲線。采用大電流短時(shí)間的測(cè)試方法，所加電流為脈沖電流，防止器件自升溫。然后，使器件處于工作狀態(tài)，對(duì)其進(jìn)行輸出特性曲線的測(cè)量，根據(jù)電流電壓算出通態(tài)電阻，再根據(jù)之前的溫度-通態(tài)電阻關(guān)系曲線，得到該通態(tài)電阻下對(duì)應(yīng)器件的結(jié)溫。

一種VDMOS器件結(jié)溫的測(cè)試方法，包括VDMOS器件1、溫箱2、圖示儀（內(nèi)裝電源）3、器件夾具4。溫箱2用于對(duì)器件加溫；圖示儀3用于給器件加電流、電壓，測(cè)量器件通態(tài)電阻，顯示溫度-通態(tài)電阻的關(guān)系曲線，輸出特性曲線等。

本發(fā)明的特征在于，該方法還包括以下步驟：

步驟一，將器件1通過(guò)導(dǎo)線與圖示儀3的器件夾具4相連，并將器件1放入溫箱2內(nèi)，利用溫箱2給器件1加熱。

步驟二，設(shè)置溫箱2的初始溫度，使器件1的溫度穩(wěn)定在溫箱2設(shè)定的溫度，并保持一段時(shí)間，然后給器件1加一柵極電壓，并在漏源極間加一脈沖電流，利用圖示儀3測(cè)試器件1在此溫度下的通態(tài)電阻。按一定的步長(zhǎng)逐步改變溫箱2的溫度，測(cè)出不同溫度下器件1的通態(tài)電阻。

步驟三，將測(cè)量數(shù)據(jù)繪制成溫度-通態(tài)電阻曲線。

步驟四，確定器件1處于工作狀態(tài)時(shí)的通態(tài)電阻；

步驟五，根據(jù)器件1的溫度-通態(tài)電阻曲線及工作狀態(tài)時(shí)的通態(tài)電阻，確定器件1處于該工作狀態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)的結(jié)溫。

為了消除步驟一所述導(dǎo)線的電阻引起的測(cè)量誤差，在步驟一之前需要測(cè)量誤差通態(tài)電阻。測(cè)量方法如下：

（1）將器件1直接與器件夾具4相連，并對(duì)器件1加與步驟二相同的柵極電壓和脈沖電流，利用圖示儀3測(cè)試器件1的第一參考通態(tài)電阻；

（2）將器件1通過(guò)步驟一所述導(dǎo)線與器件夾具4連接，并對(duì)器件1加與步驟二相同的柵極電壓和脈沖電流，利用圖示儀3測(cè)試器件1的第二參考通態(tài)電阻；

（3）將第一參考通態(tài)電阻和第二參考通態(tài)電阻相減，得到器件1通過(guò)導(dǎo)線連接時(shí)產(chǎn)生的誤差通態(tài)電阻。

步驟二所述的脈沖電流為窄脈沖大電流。

步驟三所述的通態(tài)電阻等于步驟二所測(cè)得的通態(tài)電阻減去所述誤差通態(tài)電阻。

步驟四所述的通態(tài)電阻的確定方法是：首先，使器件1處于工作狀態(tài)，柵壓等于步驟二所加?xùn)艍?，利用圖示儀3測(cè)量器件1的輸出特性曲線，然后由輸出特性曲線求漏源電流等于步驟二所加脈沖電流峰值時(shí)的通態(tài)電阻。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所述方法設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，僅需溫箱、電源、圖示儀等通用設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)結(jié)溫測(cè)量。本發(fā)明采用無(wú)開關(guān)裝置結(jié)溫測(cè)量法，消除了因開關(guān)切換延遲引起的結(jié)溫測(cè)量誤差。利用圖示儀給被測(cè)器件加窄脈沖大電流，可避免器件自升溫對(duì)結(jié)溫的影響，并且對(duì)器件沒(méi)有損傷，在保證器件安全的同時(shí)，提高了結(jié)溫測(cè)量精度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所涉及測(cè)試裝置的示意圖，圖中：1-VDMOS器件，2-溫箱，3-圖示儀，4-器件夾具；

圖2為本發(fā)明所涉及方法的流程圖；