專利名稱：：半導(dǎo)體三極管發(fā)生BV_CEO軟擊穿的測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體三極管生產(chǎn)的測試
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種通過測試半導(dǎo)體三極管的軟擊穿參數(shù)而篩選出三極管軟擊穿次品的方法。
背景技術(shù)：
：半導(dǎo)體三極管也稱晶體三極管，有時也簡稱為晶體管或雙極型晶體管，它是電子線路中的主要電子器件，按照其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，晶體管可分為NPN型和PNP型兩種，其結(jié)構(gòu)及圖形符號分別如圖la、圖2b所示。根據(jù)其結(jié)構(gòu)可以看出，無論哪種類型的晶體管都是由三個區(qū)域兩個PN結(jié)構(gòu)成，三個區(qū)域分別稱為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)。由三個區(qū)各引出一個電極分別稱為發(fā)射極e、基極b和集電極c。發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)稱為集電結(jié)。目前，各晶體管用戶對其來料特性優(yōu)劣的檢測很少，因而晶體管的質(zhì)量控制主要依賴于制造商。其中，由于晶體管的軟擊穿而引起晶體管失效的問題是器件廠家的一大難題。晶體管的軟擊穿伏安特性曲線圖如圖4所示，所述的軟擊穿是相對硬擊穿來講的，指對PN結(jié)加反向偏壓時，反向電流在低壓下就開始增加，在伏安特性曲線上沒有明顯的轉(zhuǎn)折點，成一定的圓弧狀態(tài)；而硬擊穿的伏安特性曲線則基本是成一直角狀態(tài)，如圖3所示。晶體管的軟擊穿主要是BVcEo軟擊穿，以下所述的軟擊穿都是指BVc^軟擊穿。BVajo為晶體管的一個極限參數(shù)符號，其定義為基極(B)開路(IB=0)時，集電極(C)_發(fā)射極(E)的反向擊穿電壓。BVceo的測試原理圖如圖5所示，其測試方法是電阻器R1為限流電阻，應(yīng)足夠大以避免過度的電流流過晶體管和電流表。加規(guī)定的偏置條件，即IB-0時，增加電壓直到達到規(guī)定的測試電流。如果在規(guī)定的測試電流下所加的電壓大于BVcEo的規(guī)定最小值，則晶體管為合格品。軟擊穿可使器件的性能劣化，并使其指標參數(shù)降低而造成故障隱患。由于軟擊穿可使電路時好時壞(指標參數(shù)降低所致)，且不易被發(fā)現(xiàn)，給整機運行和查找故障造成很大麻煩。軟擊穿時設(shè)備仍能帶"病'工作，性能未發(fā)生根本變化，但隨時可能造成再次失效。多次軟擊穿就能造成熱擊穿，使電子裝備運行不正常。導(dǎo)致晶體管產(chǎn)生軟擊穿的原因有很多，如硅材料本身缺陷、二次缺陷、重金屬雜質(zhì)沾污、碳的沉積、重金屬雜質(zhì)在位錯上的沉積；或者在芯片生產(chǎn)工藝中造成的一些如擴散雜質(zhì)濃度過高尚未形成PN結(jié)、硅一二氧化硅表面存在界面陷阱電荷等缺陷；或者在后的封裝工序中產(chǎn)生的如表面沾污，劃片時崩硅等缺陷也會造成軟擊穿。發(fā)生軟擊穿的晶體管有很大的質(zhì)量隱患，易早期失效，因此在產(chǎn)品檢驗中應(yīng)將它剔除，以提高產(chǎn)品的可靠性。但是，目前的各大知名晶體管制造商如FAIRCHILD、ROHM、TOSHIBA、NEC、SANYO等在其產(chǎn)品技術(shù)資料中均沒有提及軟擊穿測試參數(shù)及其控制標準。目前對于BVcEo的軟擊穿測試，是依靠"晶體管特性圖示儀"進行手工測試，即用肉眼觀察每只管子的伏安特性曲線，如果是一與橫坐標軸接近垂直的直線(見圖3)則不是軟擊穿，如果是一曲線(見圖4)，則是軟擊穿。此方法雖然有效，但卻存在不少弊端生產(chǎn)效率低下，不能滿足大批量生產(chǎn)要求；生產(chǎn)成本居高不下，不利于企業(yè)競爭；人工篩選失誤率高，不利于質(zhì)量控制等等。以上，均為制約企業(yè)發(fā)展的瓶頸，特別是如今制造業(yè)對質(zhì)量、成本、交期等因素異常敏感，行業(yè)競爭非常激烈，所以設(shè)法利用自動化設(shè)備來篩選軟擊穿次品是非常必要的。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種判定半導(dǎo)體三極管發(fā)生BVcEo軟擊穿的測試方法，以實現(xiàn)自動測試半導(dǎo)體三極管的軟擊穿，以提高檢測效率，降低生產(chǎn)成本。為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明利用半導(dǎo)體三極管發(fā)生硬擊穿和軟擊穿時不同的伏安特性來判斷是否發(fā)生軟擊穿，即在發(fā)生硬擊穿時，對應(yīng)不同的ICE()值，BVCEC)值是基本相同的，其比值應(yīng)等于或接近于1，而在硬擊穿前，對應(yīng)不同的VcE值，ICE0值很小幾乎接近于零，其伏安特性曲線表現(xiàn)為具有明顯的拐點，呈直角形狀，參見圖3。而在發(fā)生軟擊穿時，對應(yīng)不同的IcEO值，BVcEO值是不相同的；或?qū)?yīng)不同的BVceo僮，IcEO值明顯變大，其伏安特性曲線表現(xiàn)為一圓滑曲線，參見圖4。本發(fā)明利用上述特性，用在不同的ICE0電流條件下所測出的BVCE()是否相同即電壓之間的比值是否接近或等于1,或用略低于BVotc)的不同VCE電壓條件所測出的ICE0電流值是否很小或接近于零，來判斷半導(dǎo)體三極管是否發(fā)生了軟擊穿。為此，本發(fā)明提供一種判定半導(dǎo)體三極管發(fā)生BVcEo軟擊穿的測試方法，包括如下步驟步驟l，將三極管設(shè)置在測試電路中，以BVcEO的測試條件Ic的電流標稱值ICE01作初始條件，測得對應(yīng)電壓VCE01，然后以電流值ICE02作為新增初始條件，測得對應(yīng)的電壓值VCE()2，其中，ICEo2<ICE(3l;或者，以BVcEo的測試條件Ic的電流標稱值ICE()1作初始條件，測得對應(yīng)電壓VCE01，然后以與所測得的電壓值VCEC)1具有一電壓差A(yù)V的電壓值VcE作為新增初始條件，測得對應(yīng)的電流值ICEQ2';步驟2，用電壓值VCE01與電壓值VCE02的比值VCE01/VCE02與設(shè)定的第一標準值進行比較，或者用測得的電流值IcE()2'與設(shè)定的第二標準值進行比較，如果電壓值VCE01與電壓值Vceo2的比值VCE01/VCE02小于或等于所述的第一標準值，或電流值ICE02'小于或等于所述的第二標準值，則判定該三極管沒有發(fā)生軟擊穿，否則，則判定該三極管發(fā)生了軟擊穿。具體地，在上述判定半導(dǎo)體三極管發(fā)生BVcEo軟擊穿的測試方法中，根據(jù)不同產(chǎn)品，所述步驟1中的新增初始條件電流值IcEo2可在10PA至1/10電流標稱值ICE01的范圍之內(nèi)選擇。更好地，可在15uA至25ixA的范圍之內(nèi)選擇。根據(jù)不同產(chǎn)品，在步驟2中，所述的第一標準值定在0.8001.200的范圍之內(nèi)，更好地，可為1.040~1.100。所述的第二標準值定為015uA的范圍之內(nèi)，更好地，可為512uA。在上述判定半導(dǎo)體三極管發(fā)生BVcEo軟擊穿的測試方法的步驟1中，根據(jù)不同產(chǎn)品，所述電壓值A(chǔ)V可定為2~5V。如果產(chǎn)品規(guī)格書中沒有給出ICE0的標稱值時，以ICEOl=500uA作初始條件。進一步地，在上述判定半導(dǎo)體三極管發(fā)生BVcEo軟擊穿的測試方法的步驟1中，以ICE01作初始條件測VCE01的時間Tl為2~6ms，以ICEo2作新增初始條件測VCE(32的時間T2為10~25ms，以Vce作新増初始條件測IcEo2'的時間T2'為1525ms。利用本發(fā)明的方法，可編為測試程序來控制設(shè)備自動測定半導(dǎo)體三極管是否發(fā)生了BVcEo軟擊穿，大大提高了檢測效率和準確率，可以滿足大批量生產(chǎn)要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，增強企業(yè)產(chǎn)品的競爭力。以下通過具體實施例和附圖對本發(fā)明作詳細地說明。圖la為NPN型晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖lb為NPN型晶體管的符號圖2a為PNP型晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖2b為PNP型晶體管的符號圖3為晶體管硬擊穿伏安特性曲線圖4為晶體管軟擊穿伏安特性曲線圖5為晶體管BVcEo參數(shù)的測試原理圖6為某SS8050晶體管軟擊穿伏安特性曲線圖7為本發(fā)明實施例一的原理示意圖8為本發(fā)明實施例二的原理示意圖。具體實施例方式晶體管的測試系統(tǒng)一般包括測試主機和分選機，測試主機負責(zé)電參數(shù)測試，分選機根據(jù)測試結(jié)果將產(chǎn)品按不同檔次歸類，兩者之間使用軟件連接，通過軟件可靈活控制各參數(shù)指標。所述測試系統(tǒng)因不同設(shè)備廠家軟、硬件的不同而不同，但原理基本是大同小異。它一般測試放大倍數(shù)HFE，擊穿電壓BVcEo、BVcBo、BVEBO，反向漏電流IcBO、lEBO，飽和壓降VcE(SAT)、VBE(SAT)、Vbe(ON)等直流參數(shù)。對于軟擊穿次品，如果按照常規(guī)測試方法會出現(xiàn)漏檢的情況。如FAIRCHILD公司的SS8050半導(dǎo)體三極管規(guī)格書中對BVCE0的要求是在Ic二2mA，IB=0的條件下BVcEo最小值應(yīng)為25V。而某SS8050半導(dǎo)體三極管實際的伏安特性曲線如圖6所示，可以看出其從20V已開始軟擊穿。按照常規(guī)測試方法，編寫測試設(shè)備的相關(guān)測試程序1如表1所示，其中，"M#"表示測試項目序號，"ItemName"表示測試項目名稱，"MinLimit"、"MaxLimit"分別表示該測試結(jié)果的最小和最大允許值，"Bias-l"、"Bias-2"表示測試條件，"Time"表示測試時間。表1:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>如圖6所示，在滿足測試條件Ic二2mA，18=0時，測出來的BVcEo電壓為28V，由于測試結(jié)果為28V，已經(jīng)超過規(guī)格書要求的BVcEo最小標稱值25V，由此判為此晶體管為合格品，但實際是軟擊穿次品。為了避免此類測試程序的漏洞，目前通過增測IcEO參數(shù)來篩選軟擊穿次品。IcEo為晶體管的一個直流參數(shù)，其定義為基極(B)開路(IB=0)時，在規(guī)定的集電極(C)_發(fā)射極(E)的電壓(BVceo)下，流過集電極(C)_發(fā)射極(E)PN結(jié)的反向電流。編寫相關(guān)測試程序2如表2所示表2:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>利用程序2增測ICE0，設(shè)VCE=25.0V，測得ICE0為0.5mA(參見圖6)，已大于IcEo規(guī)定的最大值10.00uA，因此判為軟擊穿次品?？紤]到成本因素，一般取Vce等于產(chǎn)品規(guī)格書要求的BVcEO最小值，如果取值過大，則會把合格品誤篩選出來，造成浪費。但是程序2仍然存在漏洞無法完全有效篩選超過擊穿電壓BVcEo才發(fā)生軟擊穿的晶體管。為了解決上述的軟擊穿晶體管次品漏檢問題，提高檢測效率，本發(fā)明提出一種可以精確和高效地篩選BVcEo軟擊穿晶體管次品的方法。本發(fā)明所述測試方法的實施例一的步驟如下，參考圖7:首先，設(shè)置測試條件，所述測試條件為取電流的標稱值ICEOl=2.00mA，根據(jù)不同產(chǎn)品，ICE02的取值范圍為10"Al/10ICEOl，此處取ICEO2=15.0uA，在該測試條件下測得對應(yīng)兩個電壓VCE01和VCE02;測試日寸間T1=3ms，T2=15ms。然后，對上述兩個電壓VcEC)l和Vceo2作除法，所得的比值作為測試結(jié)果；最后，將該比值與一衡量標準，即第一標準值進行比較，如果該比值小于或等于該第一標準值，則判定該三極管沒有發(fā)生軟擊穿，反之，如果該比值大于標準比值，則判定該三極管發(fā)生了軟擊穿。根據(jù)實驗得到這個比值在0.81.2之間，這個比值可以根據(jù)晶體管產(chǎn)品的類型不同而略有不同，此處選為1.050。根據(jù)上述方法，編寫程序3如表3所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>:在上述表格中，"DIVID"是等同于除法的測試項目，如表3中的M#4測試項的意思就是用M#2項的測試結(jié)果除以M#3項的測試結(jié)果，所得的值如果小于或等于1.050則程序就判為合格品，如果這個比值大于1.050，則程序就判為軟擊穿次品。相比表2所示的程序，表3所示的程序中增加了兩測試項目M#3和M#4。通過控制M#4項DIVID即VCE01/VCEQ2比值的大小和M#3項測試條件ICEC)2電流值的大小可控制軟擊穿測試的嚴格程度，從而能有效篩選軟擊穿次品。本發(fā)明所述測試方法的實施例二的步驟如下參考圖8，由前邊的敘述可知，在硬擊穿前，對應(yīng)不同的VcE值，ICEo值很小甚至接近于零，而軟擊穿時IcEo值會明顯加大。根據(jù)這一特性，首先取標稱值ICEOl=2.00mA，在該測試條件下取得對應(yīng)電壓VCE01;測試時間Tl=3ms。然后，將測得的電壓VCE01與一電壓值A(chǔ)V:2V作差得到電壓值VCE。再以電壓VcE為測試條件，得到測試結(jié)果電流ICEQ2';測試時間T2'=15ms。將測得的電流ICEC)2'值與一衡量標準，即第二標準值相比較，如果該電流值小于或等于IcEo2'的標準值，則判定該三極管沒有發(fā)生軟擊穿，反之，則判定該三極管發(fā)生了軟擊穿。根據(jù)不同產(chǎn)品，ICE02，的取值在0~15uA的范圍內(nèi)選擇，此處取IcEo2，=10.00uA。根據(jù)上述方法編寫程序4如表4所示。表4:<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>在上表中，比表2增加了測試項目M弁3"DEF"和M#4"DELTA",其中"DEF"是賦值，"DELTA"是減法的意思。M#3是指偏移量AV賦值為"2.00V"。M#4是指用M弁2項測出的BVcE。值，VCE01)減去M#3項的偏移量AV"2.00V"。M弁5是指用M存4項得出的電壓值(亦即Vce)施加于被測試器件，測出IcEO值(即Iceo2')。因此，表4的表示的含義是，在IcEo^2mA的條件下測出VCE01,用VCE01值減去一個較小的電壓值A(chǔ)V二2.00V得出VCE，然后以VCE的值作為測試電壓得到ICE02，。如果ICE02，的值大于10.00uA則判為軟擊穿次品。通過調(diào)整偏移量AV和ICE02，的大小，就可用不同的標準篩選軟擊穿次品。分別采用實施例一和實施例二以及常規(guī)測試方法，測試不同品種的晶體管，對于測試完的產(chǎn)品通過圖示儀進行驗證，驗證后的比較結(jié)果統(tǒng)計如下表5所示表5:<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>從上表可看出，按舊程序的常規(guī)方法測試后不合格品的比例高達0.19%(1917PPM)，而采用本發(fā)明所述方法測試的，不合格品的比例均只有0.00P/。(10PPM)左右，說明這兩種新測試方案均能有效篩選晶體管。采用本發(fā)明所述兩種方法，軟擊穿次品為0，而使用舊的常規(guī)方法則為5197只，說明這兩種方案對篩選軟擊穿次品的效果非常好。表5中的不合格品包括"不穩(wěn)定"次品、廢品和軟擊穿次品，"不穩(wěn)定"次品是指產(chǎn)品在測試時其伏安特性曲線漂移不定。"廢品"是在"圖示儀"測試過程中熱擊穿所致。實施例三，如表6所示表6:<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>實施例四，如表7所示。表7:<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>根據(jù)上述兩個實施例所述的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，比較結(jié)果如表8所示表8:<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>實施例五，如表9所示。表9:<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>實施例六，如表10所示。表10:<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>根據(jù)上述兩個實施例所述的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，比較結(jié)果如表11所示。表11:<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>實施例七，如表12所示。表12:<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>實施例八，如表13所示。表13:<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>目前采用"圖示儀"測試軟擊穿，考慮人工、動力、機臺購買和保養(yǎng)等成本，成本最少達到30元/萬只。假設(shè)一個公司年產(chǎn)需測試軟擊穿的晶體管10億只，采用自動化設(shè)備代替人工測試軟擊穿，即可節(jié)省成本300萬元/年，而且還能帶來其他積極因素，比如產(chǎn)品生產(chǎn)流通速度將更快，更能保證產(chǎn)品質(zhì)量，使產(chǎn)品在質(zhì)量、成本和交期上更有競爭力。最后所應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對本發(fā)明進行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。權(quán)利要求1.一種判定半導(dǎo)體三極管發(fā)生BVCEO軟擊穿的測試方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1，將三極管設(shè)置在測試電路中，以BVCEO的測試條件IC的電流標稱值ICEO1作初始條件，測得對應(yīng)電壓VCEO1，然后以電流值ICEO2作為新增初始條件，測得對應(yīng)的電壓值VCEO2，其中，ICEO2<ICEO1；或者，以BVCEO的測試條件IC的電流標稱值ICEO1作初始條件，測得對應(yīng)電壓VCEO1，然后以與所測得的VCEO1具有一電壓差ΔV的電壓值VCE作為新增初始條件測得對應(yīng)的電流值ICEO2’；步驟2，用電壓值VCEO1與電壓值VCEO2的比值VCEO1/VCEO2與設(shè)定的第一標準值進行比較，或者用測得的電流值ICEO2’與設(shè)定的第二標準值進行比較，如果電壓值VCEO1與電壓值VCEO2的比值VCEO1/VCEO2小于或等于所述的第一標準值，或電流值ICEO2’小于或等于所述的第二標準值，則判定該三極管沒有發(fā)生軟擊穿，否則，則判定該三極管發(fā)生了軟擊穿。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的判定半導(dǎo)體三極管發(fā)生BVcEo軟擊穿的測試方法，其特征在于，根據(jù)不同產(chǎn)品，所述步驟1中的新增初始條件電流值IcEo2在10uA至1/10電流標稱值IcEol的范圍之內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的判定半導(dǎo)體三極管發(fā)生BVcEo軟擊穿的測試方法，其特征在于，所述的新增初始條件電流值ICE()2的值為15uA至25uA。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的判定半導(dǎo)體三極管發(fā)生BVcEo軟擊穿的測試方法，其特征在于，根據(jù)不同產(chǎn)品，所述步驟2中的第一標準值在0.800~1.200的范圍之內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的判定半導(dǎo)體三極管發(fā)生BVCE(5軟擊穿的測試方法，其特征在于，所述的第一標準值在1.0401.100的范圍之內(nèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的判定半導(dǎo)體三極管發(fā)生BVcEo軟擊穿的測試方法，其特征在于在步驟l中，根據(jù)不同產(chǎn)品，所述電壓差值A(chǔ)V為2~5V。7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的判定半導(dǎo)體三極管發(fā)生BVcEo軟擊穿的測試方法，其特征在于，根據(jù)不同產(chǎn)品，所述步驟2中的第二標準值在0~15pA的范圍之內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的判定半導(dǎo)體三極管發(fā)生BVCE0軟擊穿的測試方法，其特征在于，所述第二標準值在512ixA的范圍之內(nèi)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的判定半導(dǎo)體三極管發(fā)生BVcEo軟擊穿的測試方法，其特征在于，在步驟1中，如果半導(dǎo)體三極管產(chǎn)品規(guī)格書沒有給出ICE01的標稱值時，以ICEOl=500uA作初始條件。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的判定半導(dǎo)體三極管發(fā)生BVcEo軟擊穿的測試方法，其特征在于，在步驟1中，以ICEol作初始條件測VCE01的時間Tl為2~6ms，以ICE()2作新增初始條件測VCE()2的時間T2為10~25ms，以VcE作新增初始條件測ICEo2'的時間T2'為15~25ms。全文摘要本發(fā)明公開了一種判定半導(dǎo)體三極管發(fā)生BV_CEO軟擊穿的測試方法，以BV_CEO的測試條件I_C的電流標稱值I_CEO1作初始條件，測得對應(yīng)電壓V_CEO1，然后以電流值I_CEO2，作為新增初始條件，測得對應(yīng)的電壓值V_CEO2；或以一與所述電壓值V_CEO1具有一電壓差ΔV的電壓值V_CE作為新增初始條件，測得對應(yīng)的電流值I_CEO2’；用電壓值V_CEO1與電壓值V_CEO2的比值與設(shè)定的第一標準值進行比較，或者用測得的電流值I_CEO2’與設(shè)定的第二標準值進行比較。本發(fā)明篩選成功率高，有利于質(zhì)量控制，能夠提高檢測效率，滿足大批量生產(chǎn)要求，同時可以降低生產(chǎn)成本，增加企業(yè)競爭力。文檔編號G01R31/26GK101419270SQ20081018451公開日2009年4月29日申請日期2008年12月3日優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日發(fā)明者姚劍鋒,張國俊,張國光,林楊,杰譚申請人:佛山市藍箭電子有限公司