垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的測(cè)試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的測(cè)試方法，包括以下步驟：對(duì)晶體管施加測(cè)試電壓并向所述晶體管的漏極注入取樣電流，得到所述晶體管漏極和源極之間的第一電壓；改為注入測(cè)試電流，在給定的測(cè)試時(shí)間下，對(duì)所述晶體管加熱；然后再改為注入所述取樣電流，得到所述晶體管漏極和源極之間的第二電壓；將所述第一電壓與所述第二電壓做差，根據(jù)所述第一電壓與所述第二電壓的差值計(jì)算出所述晶體管的熱阻。通過(guò)測(cè)量VDMOSFET在工作狀態(tài)下漏極和源極之間的電壓變化量，來(lái)對(duì)VDMOSFET的性能進(jìn)行衡量和評(píng)估。所述測(cè)試方法既可以滿足使用要求，又可以更全面有效地VDMOSFET的整體性能進(jìn)行評(píng)測(cè)和判定。
【專利說(shuō)明】垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子器件測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(簡(jiǎn)稱VDM0SFET)的規(guī)格和種類越來(lái)越多，使用方面也越來(lái)越廣泛，電路設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)VDM0SFET的質(zhì)量、性能要求也越來(lái)越嚴(yán)格。在這種復(fù)雜化的發(fā)展進(jìn)程中，原有對(duì)VDM0SFET特性分析和判定上的一些概念在部分保留的基礎(chǔ)上，必將引入一些新的判定方法，以及新的概念和指標(biāo)。
[0003]一般考慮在不同使用要求中，主要測(cè)量VDM0SFET的反向擊穿電壓、閾值電壓、通態(tài)電阻RDON來(lái)對(duì)其不同產(chǎn)品規(guī)格型號(hào)進(jìn)行判定和分類，以及進(jìn)行成品和廢品的區(qū)分。
[0004]目前的測(cè)試方法是VDM0SFET固有的測(cè)試方法，測(cè)試條件和范圍是對(duì)幾乎所有的常規(guī)VDM0SFET進(jìn)行匯總，而VDM0SFET的性能高低或優(yōu)良程度卻沒(méi)有被測(cè)量和評(píng)估。因此必須引入新的概念和指標(biāo)來(lái)有效衡量VDM0SFET的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要提供一種能對(duì)VDM0SFET的性能進(jìn)行有效衡量的垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的測(cè)試方法。
[0006]一種垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的測(cè)試方法，包括以下步驟:
[0007]對(duì)晶體管施加測(cè)試電壓并向所述晶體管的漏極注入取樣電流，得到所述晶體管漏極和源極之間的第一電壓；
[0008]改為注入測(cè)試電流，在給定的測(cè)試時(shí)間下，對(duì)所述晶體管加熱；
[0009]改為注入所述取樣電流，得到所述晶體管漏極和源極之間的第二電壓；
[0010]將所述第一電壓與所述第二電壓做差，根據(jù)所述第一電壓與所述第二電壓的差值計(jì)算出所述晶體管的熱阻。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述測(cè)試電壓的范圍為1-250V，所述取樣電流的設(shè)定范圍為Ι-lOOmA，所述測(cè)試電流的設(shè)定范圍為0.01A-20A。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述測(cè)試電壓為25V，所述取樣電流為10mA，所述測(cè)試電流為2A。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括在測(cè)試過(guò)程中維持環(huán)境溫度恒定的步驟。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，先后注入的所述取樣電流大小相同。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一電壓和所述第二電壓是在所述晶體管達(dá)到熱平衡時(shí)測(cè)得的。
[0016]本發(fā)明的垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的測(cè)試方法，通過(guò)測(cè)量VDM0SFET在工作狀態(tài)下發(fā)熱前后漏極和源極之間的電壓變化量，從而可以了解發(fā)熱對(duì)VDM0SFET性能的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)VDM0SFET的性能進(jìn)行衡量和評(píng)估。所述測(cè)試方法既可以滿足使用要求，又可以更全面有效地VDMOSFET的整體性能進(jìn)行評(píng)測(cè)和判定，并且該測(cè)試方法簡(jiǎn)單易行。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的一種垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的測(cè)試方法流程圖；
[0018]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中測(cè)試儀器接線框圖；
[0019]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中第一電壓測(cè)試過(guò)程示意圖；
[0020]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中晶體管加熱示意圖；
[0021]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中第二電壓測(cè)試過(guò)程示意圖；
[0022]圖6為采用本發(fā)明測(cè)試方法對(duì)某型號(hào)VDMOSFET進(jìn)行測(cè)試的測(cè)試結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0024]dVDS是VDMOSFET在工作狀態(tài)下漏極D和源極S之間的變化量，dVDS的測(cè)試值越大，說(shuō)明晶體管在工作過(guò)程中溫度上升越高，即晶體管的熱阻越大。因此可以通過(guò)dVDS的數(shù)值判斷晶體管在工作過(guò)程中溫度上升的高低，進(jìn)而判斷晶體管性能的優(yōu)劣。
[0025]如圖1所示，一種垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的測(cè)試方法，包括以下步驟:
[0026]步驟S110，對(duì)晶體管施加測(cè)試電壓并向所述晶體管的漏極注入取樣電流，得到所述晶體管漏極和源極之間的第一電壓。
[0027]如圖2所示，在本實(shí)施例中，在對(duì)晶體管進(jìn)行測(cè)試之前，使用目前比較通用的晶體管測(cè)試儀30即Juno DTS-1000，通過(guò)和電腦40連接的控制機(jī)械部分20以及測(cè)試爪10，首先在較廣測(cè)試條件和結(jié)果范圍中，進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用和分析統(tǒng)計(jì)，選擇較為合理的VDMOSFET的熱阻測(cè)試條件和結(jié)果范圍，在具體的測(cè)試過(guò)程中，對(duì)于給定型號(hào)的VDMOSFET，其測(cè)試電壓、取樣電流、測(cè)試電流以及測(cè)試時(shí)間都是給定的，因此可以根據(jù)測(cè)試結(jié)果是否在允許范圍內(nèi)來(lái)評(píng)估VDMOSFET的性能。通常，VDMOSFET的測(cè)試電壓VDS設(shè)定為1-250V，取樣電流頂?shù)脑O(shè)定范圍為Ι-lOOmA，如圖3所示，首先在晶體管上施加測(cè)試電壓VDS，向晶體管的漏極注入取樣電流頂，測(cè)試得出晶體管在加熱前的溫度下的第一電壓VDS1。在本實(shí)施例中，VDMOSFET的測(cè)試電壓VDS設(shè)定為25V，取樣電流頂設(shè)定為10.0mV。
[0028]步驟S120，改為注入測(cè)試電流，在給定的測(cè)試時(shí)間下，對(duì)所述晶體管加熱。
[0029]通常，VDMOSFET的測(cè)試電流ID的設(shè)定范圍為0.01A-20A，測(cè)試時(shí)間為l_500ms。如圖4所示，將取樣電流IM改為注入測(cè)試電流ID，在給定測(cè)試時(shí)間下，由施加在器件的功率P=VDSXID給晶體管加熱。在本實(shí)施例中，VDMOSFET測(cè)試電流ID設(shè)定為2.0OA0 一般來(lái)說(shuō)測(cè)試時(shí)間取值和VDS與ID是相關(guān)的，增加測(cè)試時(shí)間或增加VDS與ID時(shí)熱阻測(cè)試結(jié)果都會(huì)變大，需綜合考慮器件的承受能力和測(cè)試效率，上述測(cè)試時(shí)間、VDS與ID的選值既能夠達(dá)到測(cè)試篩選的目的，又可以兼顧測(cè)試效率。
[0030]步驟S130，改為注入所述取樣電流，得到所述晶體管漏極和源極之間的第二電壓。如圖5所示，注入相同大小的取樣電流IM，測(cè)試得出晶體管加熱后的漏極和源極之間的第二電壓VDS2。在其他實(shí)施例中，也可以注入不同大小的取樣電流頂，再通過(guò)換算得出第二電壓VDS2，當(dāng)然，同樣的大小的取樣電流IM不僅使得計(jì)算更加簡(jiǎn)便還可以降低測(cè)試結(jié)果的誤差。
[0031]在本實(shí)施例中，所述第一電壓和所述第二電壓的測(cè)試過(guò)程是在恒定的環(huán)境溫度下進(jìn)行的，保證測(cè)試過(guò)程中環(huán)境溫度的恒定，可以避免晶體管在測(cè)試時(shí)由于環(huán)境溫度的變化而影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。一般把晶體管的熱阻分為兩部分，一種是內(nèi)熱阻，它可以用來(lái)衡量晶體管性能的優(yōu)劣，另一種是外熱阻，它主要是由環(huán)境溫度決定，在測(cè)試過(guò)程中保持環(huán)境溫度的恒定，在最后的計(jì)算過(guò)程中，外熱阻可以抵消，得到的僅是內(nèi)熱阻的數(shù)值，可以更好的體現(xiàn)晶體管的性能。
[0032]在本實(shí)施例中，所述第一電壓和所述第二電壓是在所述晶體管達(dá)到熱平衡時(shí)測(cè)得的。在一定的時(shí)間內(nèi)，當(dāng)晶體管處于熱平衡時(shí)，其源極和漏極之間的電壓保持穩(wěn)定，因此，向晶體管的漏極注入所述取樣電流IM后，當(dāng)晶體達(dá)到熱平衡后再讀取第一電壓VDSl和第二電壓VDS2，可減小測(cè)試結(jié)果的誤差。
[0033]步驟S140，將所述第一電壓與所述第二電壓做差，根據(jù)所述第一電壓與所述第二電壓的差值計(jì)算出所述晶體管的熱阻。將第一電壓VDSl減去第二電壓VDS2，即dVDS=VDSl-VDS2。根據(jù)硅材料半導(dǎo)體的溫度與電壓之間的變化關(guān)系為_(kāi)2mV/°C，即:溫度每升高1°C則電壓降低2mV，將dVDS + 2mV/°C即可知道晶體管的溫度上升了多少，即得到了晶體管的熱阻的大小，進(jìn)而可以判斷VDMOSFET性能的優(yōu)劣。在本實(shí)施例中，合格的VDMOSFET的dVDS的選取范圍為40-120mV，如果dVDS的測(cè)試值在40mV以下則屬于其他參數(shù)失效引起的，屬于廢品；大于120mV的晶體管在工作中溫度會(huì)上升的很高，表明晶體管的熱阻很大，容易燒毀。
[0034]如圖6所示，本實(shí) 施例中采用本發(fā)明的測(cè)試方法對(duì)某型號(hào)的VDMOSFET的12個(gè)樣品進(jìn)行測(cè)試，圖中的Min data和Max data是根據(jù)一定數(shù)量的結(jié)果統(tǒng)計(jì)出來(lái)的，是合格范圍內(nèi)(40-120mV)出現(xiàn)的最大dVDS值和最小dVDS值。Average值是一定數(shù)量的VDMOSFET在合格范圍內(nèi)(40-120mV)的平均dVDS值。由圖中的測(cè)試結(jié)果可以看出，對(duì)于該型號(hào)的VDMOSFET，樣品2、6、IO器件的dVDS值較大，超出了允許范圍40-120mV，表明2、6、IO晶體管在工作狀態(tài)時(shí)溫度上升較快，即晶體管的熱阻比較大，容易燒毀，屬于性能不好的晶體管。
[0035]本發(fā)明的垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的測(cè)試方法，通過(guò)測(cè)量VDMOSFET在工作狀態(tài)下發(fā)熱前后漏極和源極之間的電壓變化量，從而可以了解發(fā)熱對(duì)VDMOSFET性能的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)VDMOSFET的性能進(jìn)行衡量和評(píng)估。所述測(cè)試方法既可以滿足使用要求，又可以更全面有效地VDMOSFET的整體性能進(jìn)行評(píng)測(cè)和判定，并且該測(cè)試方法簡(jiǎn)單易行。
[0036]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的測(cè)試方法，其特征在于，包括以下步驟: 對(duì)晶體管施加測(cè)試電壓并向所述晶體管的漏極注入取樣電流，得到所述晶體管漏極和源極之間的第一電壓； 改為注入測(cè)試電流，在給定的測(cè)試時(shí)間下，對(duì)所述晶體管加熱； 改為注入所述取樣電流，得到所述晶體管漏極和源極之間的第二電壓； 將所述第一電壓與所述第二電壓做差，根據(jù)所述第一電壓與所述第二電壓的差值計(jì)算出所述晶體管的熱阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的測(cè)試方法，其特征在于，所述測(cè)試電壓的設(shè)定范圍為1-250V，所述取樣電流的設(shè)定范圍為Ι-lOOmA，所述測(cè)試電流的設(shè)定范圍為0.01A-20A。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的測(cè)試方法，其特征在于，所述測(cè)試電壓為25V，所述取樣電流為10mA，所述測(cè)試電流為2A。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的測(cè)試方法，其特征在于，還包括在測(cè)試過(guò)程中維持環(huán)境溫度恒定的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的測(cè)試方法，其特征在于，先后注入的所述取樣電流大小相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的測(cè)試方法，其特征在于，所述第一電壓和所述第二電壓是在所述晶體管達(dá)到熱平衡時(shí)測(cè)得的。
【文檔編號(hào)】G01R31/26GK103499782SQ201310367767
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】全新, 廖志強(qiáng), 張貴斌 申請(qǐng)人:深圳市晶導(dǎo)電子有限公司