垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管的測試方法
【專利摘要】本發明公開了一種垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管的測試方法，包括以下步驟：對晶體管施加測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；改為注入測試電流，在給定的測試時間下，對所述晶體管加熱；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，根據所述第一電壓與所述第二電壓的差值計算出所述晶體管的熱阻。通過測量VDMOSFET在工作狀態下漏極和源極之間的電壓變化量，來對VDMOSFET的性能進行衡量和評估。所述測試方法既可以滿足使用要求，又可以更全面有效地VDMOSFET的整體性能進行評測和判定。
【專利說明】垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管的測試方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子器件測試【技術領域】，特別是涉及垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管的測試方法。
【背景技術】
[0002]隨著垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管(簡稱VDM0SFET)的規格和種類越來越多，使用方面也越來越廣泛，電路設計越來越復雜，對VDM0SFET的質量、性能要求也越來越嚴格。在這種復雜化的發展進程中，原有對VDM0SFET特性分析和判定上的一些概念在部分保留的基礎上，必將引入一些新的判定方法，以及新的概念和指標。
[0003]一般考慮在不同使用要求中，主要測量VDM0SFET的反向擊穿電壓、閾值電壓、通態電阻RDON來對其不同產品規格型號進行判定和分類，以及進行成品和廢品的區分。
[0004]目前的測試方法是VDM0SFET固有的測試方法，測試條件和范圍是對幾乎所有的常規VDM0SFET進行匯總，而VDM0SFET的性能高低或優良程度卻沒有被測量和評估。因此必須引入新的概念和指標來有效衡量VDM0SFET的性能。

【發明內容】

[0005]基于此，有必要提供一種能對VDM0SFET的性能進行有效衡量的垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管的測試方法。
[0006]一種垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管的測試方法，包括以下步驟:
[0007]對晶體管施加測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]改為注入測試電流，在給定的測試時間下，對所述晶體管加熱；
[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，根據所述第一電壓與所述第二電壓的差值計算出所述晶體管的熱阻。
[0011]在其中一個實施例中，所述測試電壓的范圍為1-250V，所述取樣電流的設定范圍為Ι-lOOmA，所述測試電流的設定范圍為0.01A-20A。
[0012]在其中一個實施例中，所述測試電壓為25V，所述取樣電流為10mA，所述測試電流為2A。
[0013]在其中一個實施例中，還包括在測試過程中維持環境溫度恒定的步驟。
[0014]在其中一個實施例中，先后注入的所述取樣電流大小相同。
[0015]在其中一個實施例中，所述第一電壓和所述第二電壓是在所述晶體管達到熱平衡時測得的。
[0016]本發明的垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管的測試方法，通過測量VDM0SFET在工作狀態下發熱前后漏極和源極之間的電壓變化量，從而可以了解發熱對VDM0SFET性能的影響，實現對VDM0SFET的性能進行衡量和評估。所述測試方法既可以滿足使用要求，又可以更全面有效地VDMOSFET的整體性能進行評測和判定，并且該測試方法簡單易行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的一種垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管的測試方法流程圖；
[0018]圖2為本發明實施例中測試儀器接線框圖；
[0019]圖3為本發明實施例中第一電壓測試過程示意圖；
[0020]圖4為本發明實施例中晶體管加熱示意圖；
[0021]圖5為本發明實施例中第二電壓測試過程示意圖；
[0022]圖6為采用本發明測試方法對某型號VDMOSFET進行測試的測試結果圖。
【具體實施方式】
[0023]以下結合具體實施例對本發明做進一步的說明。
[0024]dVDS是VDMOSFET在工作狀態下漏極D和源極S之間的變化量，dVDS的測試值越大，說明晶體管在工作過程中溫度上升越高，即晶體管的熱阻越大。因此可以通過dVDS的數值判斷晶體管在工作過程中溫度上升的高低，進而判斷晶體管性能的優劣。
[0025]如圖1所示，一種垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管的測試方法，包括以下步驟:
[0026]步驟S110，對晶體管施加測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，在本實施例中，在對晶體管進行測試之前，使用目前比較通用的晶體管測試儀30即Juno DTS-1000，通過和電腦40連接的控制機械部分20以及測試爪10，首先在較廣測試條件和結果范圍中，進行實際應用和分析統計，選擇較為合理的VDMOSFET的熱阻測試條件和結果范圍，在具體的測試過程中，對于給定型號的VDMOSFET，其測試電壓、取樣電流、測試電流以及測試時間都是給定的，因此可以根據測試結果是否在允許范圍內來評估VDMOSFET的性能。通常，VDMOSFET的測試電壓VDS設定為1-250V，取樣電流頂的設定范圍為Ι-lOOmA，如圖3所示，首先在晶體管上施加測試電壓VDS，向晶體管的漏極注入取樣電流頂，測試得出晶體管在加熱前的溫度下的第一電壓VDS1。在本實施例中，VDMOSFET的測試電壓VDS設定為25V，取樣電流頂設定為10.0mV。
[0028]步驟S120，改為注入測試電流，在給定的測試時間下，對所述晶體管加熱。
[0029]通常，VDMOSFET的測試電流ID的設定范圍為0.01A-20A，測試時間為l_500ms。如圖4所示，將取樣電流IM改為注入測試電流ID，在給定測試時間下，由施加在器件的功率P=VDSXID給晶體管加熱。在本實施例中，VDMOSFET測試電流ID設定為2.0OA0 一般來說測試時間取值和VDS與ID是相關的，增加測試時間或增加VDS與ID時熱阻測試結果都會變大，需綜合考慮器件的承受能力和測試效率，上述測試時間、VDS與ID的選值既能夠達到測試篩選的目的，又可以兼顧測試效率。
[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。在其他實施例中，也可以注入不同大小的取樣電流頂，再通過換算得出第二電壓VDS2，當然，同樣的大小的取樣電流IM不僅使得計算更加簡便還可以降低測試結果的誤差。
[0031]在本實施例中，所述第一電壓和所述第二電壓的測試過程是在恒定的環境溫度下進行的，保證測試過程中環境溫度的恒定，可以避免晶體管在測試時由于環境溫度的變化而影響結果的準確性。一般把晶體管的熱阻分為兩部分，一種是內熱阻，它可以用來衡量晶體管性能的優劣，另一種是外熱阻，它主要是由環境溫度決定，在測試過程中保持環境溫度的恒定，在最后的計算過程中，外熱阻可以抵消，得到的僅是內熱阻的數值，可以更好的體現晶體管的性能。
[0032]在本實施例中，所述第一電壓和所述第二電壓是在所述晶體管達到熱平衡時測得的。在一定的時間內，當晶體管處于熱平衡時，其源極和漏極之間的電壓保持穩定，因此，向晶體管的漏極注入所述取樣電流IM后，當晶體達到熱平衡后再讀取第一電壓VDSl和第二電壓VDS2，可減小測試結果的誤差。
[0033]步驟S140，將所述第一電壓與所述第二電壓做差，根據所述第一電壓與所述第二電壓的差值計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。根據硅材料半導體的溫度與電壓之間的變化關系為_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，進而可以判斷VDMOSFET性能的優劣。在本實施例中，合格的VDMOSFET的dVDS的選取范圍為40-120mV，如果dVDS的測試值在40mV以下則屬于其他參數失效引起的，屬于廢品；大于120mV的晶體管在工作中溫度會上升的很高，表明晶體管的熱阻很大，容易燒毀。
[0034]如圖6所示，本實 施例中采用本發明的測試方法對某型號的VDMOSFET的12個樣品進行測試，圖中的Min data和Max data是根據一定數量的結果統計出來的，是合格范圍內(40-120mV)出現的最大dVDS值和最小dVDS值。Average值是一定數量的VDMOSFET在合格范圍內(40-120mV)的平均dVDS值。由圖中的測試結果可以看出，對于該型號的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晶體管在工作狀態時溫度上升較快，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]本發明的垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管的測試方法，通過測量VDMOSFET在工作狀態下發熱前后漏極和源極之間的電壓變化量，從而可以了解發熱對VDMOSFET性能的影響，實現對VDMOSFET的性能進行衡量和評估。所述測試方法既可以滿足使用要求，又可以更全面有效地VDMOSFET的整體性能進行評測和判定，并且該測試方法簡單易行。
[0036]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管的測試方法，其特征在于，包括以下步驟: 對晶體管施加測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； 改為注入測試電流，在給定的測試時間下，對所述晶體管加熱； 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，根據所述第一電壓與所述第二電壓的差值計算出所述晶體管的熱阻。
2.根據權利要求1所述的垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管的測試方法，其特征在于，所述測試電壓的設定范圍為1-250V，所述取樣電流的設定范圍為Ι-lOOmA，所述測試電流的設定范圍為0.01A-20A。
3.根據權利要求1所述的垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管的測試方法，其特征在于，所述測試電壓為25V，所述取樣電流為10mA，所述測試電流為2A。
4.根據權利要求1所述的垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管的測試方法，其特征在于，還包括在測試過程中維持環境溫度恒定的步驟。
5.根據權利要求1所述的垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管的測試方法，其特征在于，先后注入的所述取樣電流大小相同。
6.根據權利要求1-5任一所述的垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管的測試方法，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到熱平衡時測得的。
【文檔編號】G01R31/26GK103499782SQ201310367767
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年8月21日 優先權日:2013年8月21日
【發明者】全新, 廖志強, 張貴斌 申請人:深圳市晶導電子有限公司