一種vdmos器件結(jié)溫的測(cè)試方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種VDMOS器件結(jié)溫測(cè)的試方法，包括VDMOS器件1、溫箱2、圖示儀3、器件夾具4。所述方法在不同溫度下對(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；然后，使器件處于工作狀態(tài)，測(cè)量其輸出特性曲線，并由輸出特性曲線計(jì)算通態(tài)電阻；最后，根據(jù)之前的溫度-通態(tài)電阻關(guān)系曲線，得到該通態(tài)電阻對(duì)應(yīng)的結(jié)溫。本發(fā)明采用無開關(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。
【專利說明】—種VDMOS器件結(jié)溫的測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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)】
[0002]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。
[0003]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，Ius的時(shí)間延遲可能導(dǎo)致溫度變化超過200°C。而且現(xiàn)行的設(shè)備延遲的時(shí)間一般可達(dá)到I?5us。這種工作電流和測(cè)試電流切換過程中產(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】

[0004]針對(duì)VDMOS器件結(jié)溫測(cè)量中存在的上述問題，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。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]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。
[0007]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。
[0008]本發(fā)明的特征在于，該方法還包括以下步驟:
[0009]步驟一，將器件I通過導(dǎo)線與圖示儀3的器件夾具4相連，并將器件I放入溫箱2內(nèi)，利用溫箱2給器件I加熱。
[0010]步驟二，設(shè)置溫箱2的初始溫度，使器件I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I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I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I的通態(tài)電阻。
[0011 ] 步驟三，將測(cè)量數(shù)據(jù)繪制成溫度-通態(tài)電阻曲線。
[0012]步驟四，確定器件I處于工作狀態(tài)時(shí)的通態(tài)電阻；
[0013]步驟五，根據(jù)器件I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I處于該工作狀態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)的結(jié)溫。
[0014]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:
[0015](I)將器件I直接與器件夾具4相連，并對(duì)器件I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I的第一參考通態(tài)電阻；
[0016](2)將器件I通過步驟一所述導(dǎo)線與器件夾具4連接，并對(duì)器件I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I的第二參考通態(tài)電阻；
[0017](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I通過導(dǎo)線連接時(shí)產(chǎn)生的誤差通態(tài)電阻。
[0018]步驟二所述的脈沖電流為窄脈沖大電流。
[0019]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。
[0020]步驟四所述的通態(tài)電阻的確定方法是:首先，使器件I處于工作狀態(tài)，柵壓等于步驟二所加?xùn)艍海脠D示儀3測(cè)量器件I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。
[0021]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。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明所涉及測(cè)試裝置的示意圖，圖中:1-VDM0S器件，2-溫箱，3-圖示儀，
4-器件夾具；
[0023]圖2為本發(fā)明所涉及方法的流程圖；
[0024]圖3為溫度-通態(tài)電阻關(guān)系曲線；
[0025]圖4為VDMOS器件輸出特性曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
[0027]本發(fā)明所涉及的測(cè)試裝置如圖1所示。包括VDMOS器件1、溫箱2、圖示儀3和器件夾具4。被測(cè)VDMOS器件I為MOS管，封裝形式為T0-247型，其最大工作電壓為200V，最大工作電流為50A。圖示儀3采用安捷倫371A大功率曲線追蹤儀器。溫箱2采用Despatch900seriesο
[0028]本發(fā)明所涉及方法的流程圖如圖2所示，包括以下步驟:
[0029]步驟一，將器件I通過導(dǎo)線與圖示儀3的器件夾具4相連，并將器件I放入溫箱內(nèi)，利用溫箱2給器件I加熱；加熱溫度從30°C開始，每次提高10°C，即測(cè)試溫度為30°C、40。。、…、150°C。
[0030]步驟二，當(dāng)器件I的溫度穩(wěn)定在溫箱2設(shè)定的溫度的時(shí)間達(dá)到預(yù)先設(shè)定的時(shí)間時(shí)，給器件I加上脈沖寬度為250US的漏源電流IDS=2A，柵壓設(shè)置為12V，利用圖示儀3測(cè)試器件I的通態(tài)電阻。
[0031]采用脈沖時(shí)間為250us的2A電流的原因是大電流短時(shí)間可避免器件的自升溫。
[0032]由于導(dǎo)線內(nèi)也存在電阻，連接導(dǎo)線測(cè)得的通態(tài)電阻可能存在誤差。本實(shí)驗(yàn)中需利用導(dǎo)線連接器件并將器件放入溫箱中，因此在進(jìn)行步驟一之前還要進(jìn)行以下步驟:
[0033](I)將器件I直接與器件夾具4相連，并對(duì)器件I加250us的2A脈沖電流，利用圖示儀3測(cè)試器件I的第一參考通態(tài)電阻；
[0034](2)將器件I通過導(dǎo)線與器件夾具4連接，并對(duì)器件I加250us的2A脈沖電流，利用圖示儀3測(cè)試器件I的第二參考通態(tài)電阻；
[0035](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I通過導(dǎo)線與連接裝置4連接時(shí)產(chǎn)生的誤差通態(tài)電阻。
[0036]步驟三，根據(jù)溫箱2設(shè)定的溫度及此溫度對(duì)應(yīng)的器件I的通態(tài)電阻，繪制器件I的溫度-通態(tài)電阻曲線。
[0037]為了求解方便，可以根據(jù)最小二乘法，對(duì)步驟三得到的溫度-通態(tài)電阻曲線進(jìn)行線性擬合，把器件I的通態(tài)電阻Rm和結(jié)溫Tj的關(guān)系近似表示成一次函數(shù)其中，
a、b為待定常數(shù)。擬合后的直線如圖3所示。
[0038]步驟三所述的通態(tài) 電阻為圖示儀3的實(shí)際測(cè)量的通態(tài)電阻與誤差通態(tài)電阻的差值。因?yàn)椴捎玫氖谴箅娏鞫虝r(shí)間避免了器件自升溫的方法，測(cè)試中設(shè)置的各溫度即為器件在此通態(tài)電阻值下的結(jié)溫。
[0039]步驟四，使器件處于工作狀態(tài)，設(shè)定柵壓值為Ves=12V。利用圖示儀3測(cè)量器件I的輸出特性曲線，如圖4所示。由輸出特性曲線得到Ids=2A時(shí)對(duì)應(yīng)的Vds，然后計(jì)算該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的通態(tài)電阻rm=vds/ids。
[0040]步驟五，根據(jù)器件I的溫度-通態(tài)電阻曲線及通態(tài)電阻R?，確定器件I處于該點(diǎn)工作狀態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)的結(jié)溫。
【權(quán)利要求】
1.一種VDMOS器件結(jié)溫的測(cè)試方法，包括被測(cè)VDMOS器件(I )、溫箱(2)、圖示儀(3)、器件夾具(4 );所述溫箱(2 )用于對(duì)所述器件(I)加溫，所述圖示儀(3 )內(nèi)裝電源，用于給所述器件(I)加電流、電壓、測(cè)量器件通態(tài)電阻；其特征在于，所述測(cè)試方法包括以下步驟: 步驟一，將所述器件(I)通過導(dǎo)線與所述圖示儀(3)的所述器件夾具(4)相連，并將所述器件(I)放入所述溫箱(2)內(nèi)，利用所述溫箱(2)給所述器件(I)加熱； 步驟二，設(shè)置所述溫箱(2)的初始溫度，使所述器件(I)的溫度穩(wěn)定在所述溫箱(2)設(shè)定的溫度，并保持一段時(shí)間，然后給所述器件(I)加一柵極電壓，并在漏源極間加一脈沖電流，利用所述圖示儀(3)測(cè)試所述器件(I)在此溫度下的通態(tài)電阻；按一定的步長(zhǎng)逐步改變所述溫箱(2)的溫度，測(cè)出不同溫度下所述器件(I)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，確定所述器件(I)處于工作狀態(tài)時(shí)的通態(tài)電阻； 步驟五，根據(jù)所述器件(I)的溫度-通態(tài)電阻曲線及工作狀態(tài)時(shí)的通態(tài)電阻，確定所述器件(I)處于該工作狀態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)的結(jié)溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種VDMOS器件結(jié)溫的測(cè)試方法，其特征在于，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)將所述器件(I)直接與所述器件夾具(4)相連，并對(duì)所述器件(I)加與步驟二相同的柵極電壓和脈沖電流，利用所述圖示儀(3)測(cè)試所述器件(I)的第一參考通態(tài)電阻； (2)將所述器件(I)通過步驟一所述導(dǎo)線與所述器件夾具(4)連接，并對(duì)所述器件(I)加與步驟二相同的柵極電壓和脈沖電流，利用所述圖示儀(3)測(cè)試所述器件(I)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，得到所述器件(I)通過導(dǎo)線連接時(shí)產(chǎn)生的誤差通態(tài)電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種VDMOS器件結(jié)溫的測(cè)試方法，其特征在于，步驟二所述的脈沖電流為窄脈沖大電流，用于防止器件自升溫對(duì)測(cè)量精度的影響。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種VDMOS器件結(jié)溫的測(cè)試方法，其特征在于，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。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種VDMOS器件結(jié)溫的測(cè)試方法，其特征在于，步驟四所述的通態(tài)電阻的確定方法是:首先，使所述器件(I)處于工作狀態(tài)，柵極電壓等于步驟二所加?xùn)艠O電壓，利用所述圖示儀(3)測(cè)量所述器件(I)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。
【文檔編號(hào)】G01K7/16GK103822731SQ201410079725
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】郭春生, 王琳, 馮士維, 李睿, 張燕峰, 李世偉 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)