一種場效應(yīng)晶體管tsp參數(shù)的提取方法
【專利摘要】本發(fā)明一種場效應(yīng)晶體管TSP參數(shù)的提取方法，步驟如下，1)將待測場效應(yīng)晶體管與電壓測量單元采用開爾文方式連接，待測器件放入高溫箱的箱體內(nèi)；2)高溫箱設(shè)置初始溫度為25℃，到達(dá)設(shè)定溫度后保持溫度直至待測場效應(yīng)晶體管的結(jié)溫與高溫箱內(nèi)溫度達(dá)到平衡；3)通過電壓測量單元測試待測場效應(yīng)晶體管的反向擊穿電壓，得到一組結(jié)溫和反向擊穿電壓的數(shù)據(jù)；4)在25℃～125℃的范圍內(nèi)，在若干設(shè)定溫度下，分別重復(fù)步驟2)和步驟3)，對應(yīng)得到若干組結(jié)溫和反向擊穿電壓的數(shù)據(jù)；5)將所有的反向擊穿電壓轉(zhuǎn)化為歸一化數(shù)值BVR(nor)，然后將結(jié)溫和對應(yīng)的歸一化數(shù)值進(jìn)行擬合得到一次線性方程，得到的場效應(yīng)晶體管TSP參數(shù)。
【專利說明】-種場效應(yīng)晶體管TSP參數(shù)的提取方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到場效應(yīng)晶體管的測試實(shí)驗(yàn)，具體為一種場效應(yīng)晶體管溫度敏感因子 提取方法。

【背景技術(shù)】
[0002] TSP參數(shù)是指器件結(jié)溫（Tj)與其某一電參數(shù)間的影響因子，又稱作溫度敏感因 子。目前，場效應(yīng)晶體管TSP參數(shù)普遍依據(jù)結(jié)構(gòu)中體二極管管壓降（VF)與Tj之間的關(guān)系 提取，但由于VF值在結(jié)溫較寬范圍內(nèi)變化也較小，比如Trench結(jié)構(gòu)場效應(yīng)晶體管25°C下， 10mA電流下測試時，VF值約0. 6V，當(dāng)Tj上升至125°C時，VF約0. 45V，Tj在100°C的變化范 圍內(nèi)VF只變化了 0. 15V，如要依據(jù)VF與Tj間的關(guān)系提取TSP參數(shù)，電壓測量單元精度要求 非常高，甚至需考慮噪聲，回路阻抗等影響因素，測量成本高，提取精度低；所以VF值的測 量單元，在業(yè)界普遍采用高精度集成系統(tǒng)，該系統(tǒng)與溫度測量單元也需通過軟件控制實(shí)現(xiàn)， 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高；而且適用范圍小，無法對新材料的SIC，GAN場效應(yīng)晶體管進(jìn)行測量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)精巧，操作簡單，無需軟件控制 的場效應(yīng)晶體管TSP參數(shù)的提取方法。
[0004] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0005] -種場效應(yīng)晶體管TSP參數(shù)的提取方法，包括如下步驟，
[0006] 1)將待測場效應(yīng)晶體管與電壓測量單元采用開爾文方式連接，待測器件放入高溫 箱的箱體內(nèi)；
[0007] 2)高溫箱設(shè)置初始溫度為25°C，到達(dá)設(shè)定溫度后保持溫度直至待測場效應(yīng)晶體 管的結(jié)溫與高溫箱內(nèi)溫度達(dá)到平衡；
[0008] 3)通過電壓測量單元測試待測場效應(yīng)晶體管的反向擊穿電壓，得到一組結(jié)溫和 反向擊穿電壓的數(shù)據(jù)；
[0009] 4)在25°C?125°C的范圍內(nèi)，在若干設(shè)定溫度下，分別重復(fù)步驟2)和步驟3)，對 應(yīng)得到若干組結(jié)溫和反向擊穿電壓的數(shù)據(jù)；
[0010] 5)將所有的反向擊穿電壓轉(zhuǎn)化為歸一化數(shù)值BVR(nOT)，然后將結(jié)溫和對應(yīng)的歸一化 數(shù)值進(jìn)行擬合得到一次線性方程T」=K*BVR(nOT)+offset，其中，T」為待測場效應(yīng)晶體管的結(jié) 溫，offset為T」截距，得到的K即為場效應(yīng)晶體管TSP參數(shù)。
[0011] 優(yōu)選的，步驟2)中，達(dá)到設(shè)定溫度后保持溫度5?lOmin。
[0012] 優(yōu)選的，步驟4)中，設(shè)定溫度的取值以5°C步進(jìn)的方式進(jìn)行。
[0013] 優(yōu)選的，步驟5)中，在Excel或Original軟件中輸入Tj和BVR(nOT)數(shù)據(jù)，繪制成曲 線，并用軟件自帶的擬合功能，擬合出L與BVR (nOT) -次線性關(guān)系式。
[0014] 優(yōu)選的，電壓測量單元采用功率器件測試儀STI5000C或功率器件測試儀Agilent B1505A。
[0015] 優(yōu)選的，高溫箱采用VTL7006程控溫度箱或WGD501高低溫試驗(yàn)箱。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
[0017] 本發(fā)明利用在場效應(yīng)晶體管反向擊穿電壓與結(jié)溫之間發(fā)現(xiàn)的線性關(guān)系，從而通過 反向擊穿電壓歸一化數(shù)值BVR (nor)與結(jié)溫（Tj)之間的關(guān)系提取TSP參數(shù)，并且當(dāng)Τ」變化 時，反擊穿電壓的變化幅度較大，因此電壓測量單元無需較高的精度，甚至用戶可自建測試 電路實(shí)現(xiàn)；提取過程中僅利用電壓測量單元和高溫箱，溫度控制和電壓測量完全是物理連 接，結(jié)構(gòu)簡單，測試過程無需軟件控制，成本極低；同時能夠適用于目前所有結(jié)構(gòu)工藝的場 效應(yīng)晶體管，甚至包括新型材料SIC，GAN場效應(yīng)晶體管，適應(yīng)范圍廣。
[0018] 進(jìn)一步的，通過對溫度保持時間的設(shè)定，不僅能夠滿足溫度平衡的要求，同時也能 夠節(jié)約測試時間，提高測試效率。
[0019] 進(jìn)一步的，以等溫度步進(jìn)的方式進(jìn)行結(jié)溫和反向電壓的測試，并且通過現(xiàn)有軟件 對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，能夠提高測試的精度，簡化了溫度控制的操作，保證了測試和計(jì)算精度。
[0020] 進(jìn)一步的，通過對電壓測量單元和高溫箱具體型號的限定，能夠更好的滿足測試 的要求，以及廣泛的適應(yīng)性和實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明實(shí)例中所述的擬合曲線的結(jié)果示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對本發(fā)明的解釋而 不是限定。
[0023] 本發(fā)明一種場效應(yīng)晶體管TSP參數(shù)的提取方法，包括如下步驟，
[0024] 1)將待測場效應(yīng)晶體管與電壓測量單元采用開爾文方式連接，待測器件放入高溫 箱的箱體內(nèi)。
[0025] 2)高溫箱設(shè)置初始溫度為25°C，到達(dá)設(shè)定溫度后保持溫度直至待測場效應(yīng)晶體 管的結(jié)溫與高溫箱內(nèi)溫度達(dá)到平衡；本優(yōu)選實(shí)例中，達(dá)到設(shè)定溫度后保持溫度5?lOmin， 則能夠到達(dá)溫度平衡。
[0026] 3)通過電壓測量單元測試待測場效應(yīng)晶體管的反向擊穿電壓，得到一組結(jié)溫和反 向擊穿電壓的數(shù)據(jù)。
[0027] 4)在25°C?125°C的范圍內(nèi)，在若干設(shè)定溫度下，分別重復(fù)步驟2)和步驟3)，對 應(yīng)得到若干組結(jié)溫和反向擊穿電壓的數(shù)據(jù)；本優(yōu)選實(shí)例中，設(shè)定溫度的取值以5°C步進(jìn)的 方式進(jìn)行，也就是25、30、35~120、125°C。
[0028] 5)將所有的反向擊穿電壓轉(zhuǎn)化為歸一化數(shù)值BVR(nOT)，然后將結(jié)溫和對應(yīng)的歸一化 數(shù)值進(jìn)行擬合得到一次線性方程T」=K*BVR (nOT)+offset，其中，T」為待測場效應(yīng)晶體管的結(jié) 溫，offset為Τ」截距，即BVR(nOT)為零時，Τ」取值，為擬合公式中的偏置參量，無實(shí)際意義； 得到的K即為場效應(yīng)晶體管TSP參數(shù)。本優(yōu)選實(shí)例中，以在Excel或Original軟件中輸入 Τ」和BVR(nOT)數(shù)據(jù)，繪制成曲線為例，并用軟件自帶的擬合功能，擬合出Tj與BVR(nOT) -次線 性關(guān)系式。
[0029] 其中，電壓測量單元采用業(yè)界常見的功率器件測試儀，如STI5000C，Agilent B1505A等，均采用快速脈沖測試法，具有測試精度高，測試電壓范圍廣，測試過程中不會導(dǎo) 致Tj變化等特點(diǎn)。高溫箱采用VTL7006程控溫度箱或國產(chǎn)WGD501高低溫試驗(yàn)箱，均具有 溫度均勻性好，控溫精準(zhǔn)等特點(diǎn)。
[0030] 本發(fā)明依據(jù)場效應(yīng)晶體管反向擊穿電壓歸一化數(shù)值BVR(nor)與結(jié)溫（Tj)之間 的關(guān)系提取TSP參數(shù)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)時，硬件主要包括可控的高溫箱，電壓測量單元兩部分， 可控高溫箱通過獨(dú)立調(diào)節(jié)提供25°C到125°C測試壞境溫度，待測產(chǎn)品放置在可控高溫箱體 內(nèi)，在該溫度點(diǎn)下等待合適時間，待可控高溫箱體內(nèi)溫度與待測產(chǎn)品結(jié)溫Tj溫度達(dá)到平衡 后，電壓測量單元測試其反向擊穿電壓BVDSS，在設(shè)定的結(jié)溫Τ」范圍內(nèi)測出多點(diǎn)反向擊穿電 壓BVDSS后，將其轉(zhuǎn)化為歸一化數(shù)值BVR (nOT)，用Excel或Original等數(shù)據(jù)處理軟件擬合成 一次線性方程T」=K*BVR(nOT)+offset，其中K即為所求TSP參數(shù)。
[0031] 利用本發(fā)明進(jìn)行提取時，具體為，首先將待測場效應(yīng)晶體管與電壓測量單元采用 開爾文方式連接，待測器件放入可控高溫箱體內(nèi)，開啟可控高溫箱，設(shè)置初始溫度為25°c， 等箱體內(nèi)溫度指示到達(dá)25°C后保持10分鐘，使箱體內(nèi)溫度與待測器件結(jié)溫（Tj)達(dá)到平 衡，也就是設(shè)定溫度與待測器件結(jié)溫相等；此時電壓測量單元執(zhí)行反向擊穿電壓BVDSS測 試，測試電流為10mA，獲取BVDSS (Τ」=25°C )結(jié)果，再次設(shè)置高溫箱溫度到30°C，同法獲取 BVDSS(Tj = 30°C )數(shù)據(jù)，之后按照5°C步進(jìn)，測試對應(yīng)T」時的BVDSS直到125°C，共測得21 組T」，BVDSS數(shù)據(jù)，取25°C時的BVDSS為基準(zhǔn)值，其他溫度點(diǎn)BVDSS與之做歸一化計(jì)算，得到 各溫度點(diǎn)歸一化BVR (nOT)值，在Excel或Original軟件中輸入T」，BVR(nOT)數(shù)據(jù)，繪制成曲線， 并用軟件曲線函數(shù)擬合功能擬合出Τ』與BVR (nOT)線性關(guān)系式Tj = K*BVR(nOT)+〇ffset，其中 κ即為所求TSP參數(shù)。
[0032] 如表1所示，其為反向擊穿電壓為600V的Trench工藝的場效應(yīng)晶體管采用本發(fā) 明所述方法實(shí)際測得的T」，BVDSS，BVR (nOT)結(jié)果，圖1為根據(jù)測試數(shù)據(jù)繪制的曲線以及擬合 出的線性關(guān)系式y(tǒng) = 856X-831. 2,其擬合度為0· 993,表現(xiàn)較好，關(guān)系式中y代表Τ」，X代表 BVR(nOT)，TSP為856°C /V(nor)，其代表意義為該場效應(yīng)晶體管反向擊穿電壓歸一化BVR(nOT) 值每變化單位' 1 '其結(jié)溫L將相應(yīng)變化856°C，為了進(jìn)一步驗(yàn)證該方法的準(zhǔn)確性，將各溫度 點(diǎn)的BVR(nOT)值帶入線性關(guān)系式Τ」=856BVR (nOT)-831. 2計(jì)算其對應(yīng)T」，結(jié)果見表1最后一行 數(shù)字，可以看出擬合Τ」與實(shí)際Τ」溫度非常接近，如實(shí)際Τ」為80°C時，擬合Τ」為79. 7°C ;符 合提取測量的要求。并且，當(dāng)Τ」變化KKTC時，反向擊穿電壓變化至少40V，所以電壓測量 單元無需較高精度，甚至用戶可自建測試電路實(shí)現(xiàn)，此外與溫度測量單元的連接完全為物 理連接，無需軟件控制，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。
[0033] 表一：
[0034]

【權(quán)利要求】
1. 一種場效應(yīng)晶體管TSP參數(shù)的提取方法，其特征在于，包括如下步驟， 1) 將待測場效應(yīng)晶體管與電壓測量單元采用開爾文方式連接，待測器件放入高溫箱的 箱體內(nèi)； 2) 高溫箱設(shè)置初始溫度為25°C，到達(dá)設(shè)定溫度后保持溫度直至待測場效應(yīng)晶體管的 結(jié)溫與高溫箱內(nèi)溫度達(dá)到平衡； 3) 通過電壓測量單元測試待測場效應(yīng)晶體管的反向擊穿電壓，得到一組結(jié)溫和反向擊 穿電壓的數(shù)據(jù)； 4) 在25°C?125°C的范圍內(nèi)，在若干設(shè)定溫度下，分別重復(fù)步驟2)和步驟3)，對應(yīng)得 到若干組結(jié)溫和反向擊穿電壓的數(shù)據(jù)； 5) 將所有的反向擊穿電壓轉(zhuǎn)化為歸一化數(shù)值BVR(nOT)，然后將結(jié)溫和對應(yīng)的歸一化數(shù)值 進(jìn)行擬合得到一次線性方程T」=K*BVR (nOT)+offset，其中，T」為待測場效應(yīng)晶體管的結(jié)溫， offset為T」截距，得到的K即為場效應(yīng)晶體管TSP參數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種場效應(yīng)晶體管TSP參數(shù)的提取方法，其特征在于，步驟 2)中，達(dá)到設(shè)定溫度后保持溫度5?lOmin。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種場效應(yīng)晶體管TSP參數(shù)的提取方法，其特征在于，步驟 4) 中，設(shè)定溫度的取值以5°C步進(jìn)的方式進(jìn)行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種場效應(yīng)晶體管TSP參數(shù)的提取方法，其特征在于，步驟 5) 中，在Excel或Original軟件中輸入Τ」和BVR(nOT)數(shù)據(jù)，繪制成曲線，并用軟件自帶的擬 合功能，擬合出Tj與BVR (nOT) -次線性關(guān)系式。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種場效應(yīng)晶體管TSP參數(shù)的提取方法，其特征在于，所述的 電壓測量單元采用功率器件測試儀STI5000C或功率器件測試儀Agilent B1505A。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種場效應(yīng)晶體管TSP參數(shù)的提取方法，其特征在于，所述的 高溫箱采用VTL7006程控溫度箱或WGD501高低溫試驗(yàn)箱。
【文檔編號】G01R31/26GK104142463SQ201410338570
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】羅景濤 申請人:西安芯派電子科技有限公司