專利名稱：一種測量fet溝道溫度的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種將高低溫探針臺和脈沖分析儀聯(lián)用并在FET漏端施加脈沖電壓，從而測量FET溝道溫度的裝置及方法。
背景技術(shù)：
溝道溫度測量技術(shù)廣泛應用于半導體器件的設(shè)計、檢測和使用過程中，器件溝道溫度測量結(jié)果可用于設(shè)計器件結(jié)構(gòu)，制定散熱方案、確定器件工作條件和選擇器件老化溫度等多個方面?，F(xiàn)有的用于測量半導體器件溝道溫度的方法及其優(yōu)缺點如表1所示。表1現(xiàn)有的用于測量半導體器件溝道溫度的方法及其優(yōu)缺點
權(quán)利要求
1.一種測量FET溝道溫度的裝置，其特征在于，包括高低溫探針臺，脈沖分析儀，以及， 第I探針，第II探針、第III探針，F(xiàn)ET置于所述高低溫探針臺上，所述脈沖分析儀利用所述第I探針在所述FET的柵端施加直流偏置電壓，所述脈沖分析儀利用所述第II探針在所述 FET的漏端施加脈沖電壓，所述FET的源端利用所述第III探針與所述脈沖分析儀共同接地。
2.基于權(quán)利要求1所述的裝置的FET溝道溫度的測量方法，其特征在于，包括 選擇在FET的柵端施加的直流偏置電壓值；維持高低溫探針臺的溫度，使之處于基準溫度，在FET的柵端施加所選擇值的直流偏置電壓，在FET的漏端施加脈沖電壓，連續(xù)改變所述脈沖電壓的基準值，使得FET耗散功率連續(xù)改變，利用脈沖分析儀得到通過FET的電流值；在同一坐標系中，以通過FET的電流值為縱坐標，以漏端脈沖電壓基準值為橫坐標，繪制不同耗散功率條件下，通過FET的電流值一漏端脈沖電壓基準值的平滑線散點圖，形成第I曲線簇，所述第I曲線簇中的每條曲線對應一個FET耗散功率；在不同耗散功率條件下，通過FET的電流值一漏端脈沖電壓值的平滑線散點圖上，作垂直于漏端脈沖電壓值坐標軸的一條垂線，描出所述垂線與第I曲線簇中的各條曲線的交點，確定各交點對應的通過FET的電流值，以FET耗散功率為縱坐標，以通過FET的電流值為橫坐標，繪制FET耗散功率一通過FET的電流值的平滑線散點圖；維持施加在FET漏端的脈沖電壓的基準值，使之處于0V，在FET的柵端施加所選擇值的直流偏置電壓，在FET的漏端施加脈沖電壓，利用高低溫探針臺的溫度控制裝置，連續(xù)改變高低溫探針臺的溫度，并使得FET溝道溫度達到高低溫探針臺的溫度，利用脈沖分析儀得到通過FET的電流值；在同一坐標系中，以通過FET的電流值為縱坐標，以漏端脈沖電壓值為橫坐標，繪制不同F(xiàn)ET溝道溫度條件下，通過FET的電流值一漏端脈沖電壓值的平滑線散點圖，形成第II曲線簇，所述第II曲線簇中的每條曲線對應一個FET溝道溫度；在不同F(xiàn)ET溝道溫度條件下，通過FET的電流值一漏端脈沖電壓值的平滑散點圖上， 作垂直于漏端脈沖電壓值坐標軸的一條垂線，描出所述垂線與第II曲線簇中各條曲線的交點，確定各交點對應的通過FET的電流值，以FET溝道溫度為縱坐標，以通過FET的電流值為橫坐標，繪制FET溝道溫度一通過FET的電流值的平滑線散點圖；將FET耗散功率一通過FET的電流值的曲線，F(xiàn)ET溝道溫度一通過FET的電流值的曲線繪制在同一坐標系中，得到橫坐標為通過FET的電流值，縱坐標分別為FET溝道溫度，以及，F(xiàn)ET耗散功率的雙縱坐標平滑線散點圖；利用所述雙縱坐標平滑線散點圖，以通過FET的電流值為媒介，建立FET溝道溫度與 FET耗散功率之間的關(guān)系，以FET溝道溫度為縱坐標，以FET耗散功率為橫坐標，繪制FET溝道溫度一FET耗散功率的平滑線散點圖；當已知FET耗散功率時，即能夠在所述FET溝道溫度一FET耗散功率的平滑線散點圖的曲線上描出一個定點，所述定點的縱坐標即為FET溝道溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述選擇在FET的柵端施加的直流偏置電壓值包括設(shè)定高低溫探針臺的基準溫度；當高低溫探針臺的溫度升至所述基準溫度時，連續(xù)改變施加在FET柵端的直流偏置電壓值，利用所述脈沖分析儀得到通過FET的飽和電流值；在同一坐標系中，以通過FET的電流值為縱坐標，以漏端脈沖電壓為橫坐標，繪制施加于FET柵端的直流偏置電壓值不同的條件下，通過FET的電流值一漏端脈沖電壓值的平滑線散點圖，所述通過FET的電流值一漏端脈沖電壓值的平滑線散點圖中的每條曲線對應一個直流偏置電壓值；根據(jù)所得通過FET的電流值一漏端脈沖電壓值的平滑線散點圖，選擇在FET的柵端施加的直流偏置電壓值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述高低溫探針臺內(nèi)充有N2。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，在FET的柵端施加的直流偏置電壓值為使通過FET的電流值為通過FET的最大飽和電流值^時的電壓值。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述脈沖電壓為從OV以IV為間隔變化至15V的階梯狀方波，所述階梯狀方波的占空比為叾，變化頻率為ΙΚΗζ。500
7.根據(jù)權(quán)利要求2或6所述的方法，其特征在于，所述連續(xù)改變所述脈沖電壓的基準值時，所述脈沖電壓的基準值從OV以IV為間隔變化至15V。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述連續(xù)改變高低溫探針臺的溫度時，所述高低溫探針臺的溫度從25°C開始，以25°C為間隔變化至200°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述作垂直于漏端脈沖電壓值坐標軸的垂線時，垂足處的漏端脈沖電壓值為10V。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立FET溝道溫度與FET耗散功率之間的關(guān)系時，F(xiàn)ET溝道溫度和FET耗散功率是在所述雙縱坐標平滑線散點圖中，選定的通過FET的電流值分別對應的FET溝道溫度和FET耗散功率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測量FET溝道溫度的裝置，屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域。該裝置將高低溫探針臺和脈沖分析儀聯(lián)用，在FET漏端施加脈沖電壓，從而測量FET溝道溫度；該裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用簡便、快捷，成本低廉。同時，本發(fā)明還公開了利用該裝置測量FET溝道溫度的方法，該方法利用了FET溝道溫度和FET耗散功率的變化關(guān)系，簡便、快速；該方法不需要使用數(shù)學方法進行擬合、求解和外推，數(shù)據(jù)處理過程可以消除測量系統(tǒng)中的系統(tǒng)誤差，從而提高測量的精度。并且，F(xiàn)ET溝道溫度和FET耗散功率的變化關(guān)系曲線可以用于分析FET的熱阻、制定FET的散熱策略、確定FET加速壽命條件。
文檔編號G01K11/00GK102313613SQ20111022302
公開日2012年1月11日 申請日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者劉新宇, 龐磊, 王建輝, 王鑫華, 羅衛(wèi)軍, 袁婷婷, 陳曉娟 申請人:中國科學院微電子研究所