CN103412032A - 增强型功率mos器件栅内引线脱落的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种增强型功率MOS器件栅内引线脱落的检测方法。具体步骤是：（1）检查器件外观，获取表面完好的器件；（2）“两线法”测量器件阈值电压；（3）判定是否存在其它损坏，去除内部存在其它损坏的器件；（4）“三线法”测量器件阈值电压；（5）判定栅内引线是否脱落。本发明采用“两线法”和“三线法”，对增强型功率MOS器件的阈值电压进行测量，根据测量结果，判定增强型功率MOS器件栅内引线是否脱落。本发明具有操作简便，测量耗时短、成本低、效率高的优点。
Description
技术领域
本发明属于微电子技术领域，更进一步涉及半导体器件检测领域中增强型功率MOS器件栅内引线脱落的检测方法。本发明可以通过“两线法”和“三线法”对增强型功率MOS器件阈值电压的测量，判定该增强型功率MOS器件栅内引线是否脱落。
背景技术
目前，已有的增强型功率MOS器件栅内引线脱落的检测方法主要分为两类：第一类是超声波扫描的方法，用超声波束照射待测器件表面，接收待测器件内部基准界面上的反射波形信号，以反射波波形信号为基础，判断待测器件内部界面的接合状态；第二类是红外热成像检测方法，主要手段是用热像仪接收测定器件的温度分布图像，通过分析图像判断器件内部的缺陷。这两种方法都有一定的不足，测量数据需要分析才能判断器件内部缺陷，测量过程较为复杂，实用性较低。
北京理工大学拥有的专利技术“电子封装内部分层缺陷的超声显微检测方法”（专利号ZL201110309045.3，授权公告号CN102507738A）公开一种封装器件内部缺陷检测方法。该专利技术是将器件放入水槽中，用超声波束垂直照射器件表面并接收反射回波，获得器件内部的层级图像，根据图像判断是否存在内部缺陷。该专利技术存在的不足是，借助超声波技术，测量耗时间较长，不利于快速检测。
北京工业大学申请的专利“一种用于红外热成像法检测微电子封装结构缺陷的装置”（申请号ZL201110147793.6，公布号CN102338763A）公开一种用于红外热成像法检测器件结构缺陷的装置及方法。该专利申请是将热像仪和测量器件固定在实验平台上，利用热像仪采集器件温度分布图像，根据图像判断器件内部缺陷。该专利申请存在的不足之处是，环境温度影响器件红外成像，测量结果误差较大；需要搭建实验平台装置，耗时较长。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种增强型功率MOS器件栅内引线脱落的检测方法。本发明通过增强型功率MOS器件的电学测量，判定增强型功率MOS器件栅内引线是否脱落。
本发明的具体思路是：对外表面正常的增强型功率MOS器件，采用“两线法”测量该增强型功率MOS器件的阈值电压，判定待测增强型功率MOS器件内部是否存在其它损坏，若不存在其它损坏，采用“三线法”测量该增强型功率MOS器件的阈值电压，如果“三线法”测出增强型功率MOS器件的阈值电压，则该器件栅内引线正常，否则，该器件栅内引线脱落。
为实现上述目的，实现本发明的具体步骤如下：
（1）检查器件外观：
检查待测增强型功率MOS器件的外观，观察该增强型功率MOS器件表面是否存在物理性损坏，去除表面存在物理性损坏的增强型功率MOS器件，获得表面完好的增强型功率MOS器件。
（2）“两线法”测量器件阈值电压：
对表面完好的增强型功率MOS器件，采用“两线法”，测量该待测增强型功率MOS器件的阈值电压。
（3）判定是否存在其它损坏：
如果“两线法”未测出该待测增强型功率MOS器件的阈值电压，则判定该增强型功率MOS器件内部存在其它损坏，去除内部存在其它损坏的增强型功率MOS器件；如果“两线法”测出该待测增强型功率MOS器件的阈值电压，则执行步骤（4）。
（4）“三线法”测量器件阈值电压：
对“两线法”测出阈值电压的增强型功率MOS器件，采用“三线法”，测量该待测增强型功率MOS器件的阈值电压。
（5）判定栅内引线是否脱落：
如果“三线法”测出该待测增强型功率MOS器件的阈值电压，则判定该待测增强型功率MOS器件栅内引线正常；如果“三线法”未测出该待测增强型功率MOS器件的阈值电压，则判定该待测增强型功率MOS器件栅内引线脱落。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
第一，本发明采用“两线法”和“三线法”测量增强型功率MOS器件阈值电压的方法，克服现有技术中工作量大，操作复杂的不足，使得本发明具有操作简便的优点。
第二，本发明可以根据测量结果直接判定增强型功率MOS器件栅内引线是否脱落，克服现有技术中需要对测量结果分析才能判定增强型功率MOS器件栅内引线是否脱落的不足，使得本发明具有测量耗时短、效率高的优点。
第三，本发明采用半导体测试仪测量的方法，克服现有技术中需要超声波技术或热像仪搭建实验平台的不足，使得本发明具有测量成本低，经济价值高的优点。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图1，对本发明的方法做进一步的描述。
步骤1，检查器件外观。
检查待测增强型功率MOS器件的外观，观察该增强型功率MOS器件表面是否存在物理性损坏，去除表面存在物理性损坏的增强型功率MOS器件，获得表面完好的增强型功率MOS器件。
增强型功率MOS器件表面的物理性损坏是指，器件表面存在烧伤痕迹、管脚引线残缺或封装严重变形的现象。表面存在物理性损坏的器件，其功能已退化甚至失效，该类器件会对栅内引线脱落的判断产生干扰。因此，应去除表面存在物理性损坏的增强型功率MOS器件。
步骤2，“两线法”测量器件阈值电压。
对表面完好的增强型功率MOS器件，采用“两线法”，测量该待测增强型功率MOS器件的阈值电压。“两线法”是指，将待测增强型功率MOS器件的源极接地，栅极和漏极接电源，将源漏电流的绝对值达到250uA时测得的电源电压，作为该待测增强型功率MOS器件的阈值电压。
增强型功率MOS器件栅极电压为零时，器件不会导通，源漏电流为零。采用“两线法”测量N沟道增强型功率MOS器件的阈值电压时，电源电压从零开始正向逐渐增加，此时源漏电流为正值，当源漏电流达到或超过250uA时，停止增加电源电压，最后根据测量数据，确定出源漏电流等于250uA时对应的电源电压；采用“两线法”测量P沟道增强型功率MOS器件的阈值电压时，电源电压从零开始负向逐渐增加，此时源漏电流为负值，当源漏电流的绝对值达到或超过250uA时，停止增加电源电压，最后根据测量数据，确定出源漏电流的绝对值等于250uA时对应的电源电压。
步骤3，判定是否存在其它损坏。
如果“两线法”未测出该待测增强型功率MOS器件的阈值电压，则判定该增强型功率MOS器件内部存在其它损坏，去除内部存在其它损坏的增强型功率MOS器件；如果“两线法”测出该待测增强型功率MOS器件的阈值电压，则执行步骤（4）。
“两线法”未测出该待测增强型功率MOS器件的阈值电压是指，在该增强型功率MOS器件允许的栅极电压范围内，采用“两线法”测量该器件的阈值电压时，源漏电流的绝对值始终小于250uA。
增强型功率MOS器件内部存在其它损坏是指，在器件内部，除了栅内引线脱落外，还存在其它损坏。其它损坏包括：源内引线脱落，漏内引线脱落或器件内部击穿。该类器件会对判定器件栅内引线是否脱落产生干扰，造成器件栅内引线脱落的误判。因此，应去除内部存在其它损坏的增强型功率MOS器件。
增强型功率MOS器件栅极可以施加的电压存在一个安全范围，当栅极电压在该范围内，栅极是安全的；当栅极电压超过该范围时，栅氧化层可能被击穿，造成器件损坏。因此，增强型功率MOS器件栅极电压要在安全范围内，而该安全范围就是增强型功率MOS器件允许的栅极电压范围。
步骤4，“三线法”测量器件阈值电压。
对“两线法”测出阈值电压的增强型功率MOS器件，采用“三线法”，测量该待测增强型功率MOS器件的阈值电压。“三线法”是指，将待测增强型功率MOS器件源极接地，漏极固定10mV电压，栅极接电源，将源漏电流的绝对值达到250uA时测得的电源电压，作为该待测增强型功率MOS器件的阈值电压。
采用“三线法”测量N沟道增强型功率MOS器件的阈值电压时，电源电压从零开始正向逐渐增加，此时源漏电流为正值，当源漏电流达到或超过250uA时，停止增加电源电压，最后根据测量数据，确定出源漏电流等于250uA时对应的电源电压；采用“三线法”测量P沟道增强型功率MOS器件的阈值电压时，电源电压从零开始负向逐渐增加，此时源漏电流为正值，当源漏电流达到或超过250uA时，停止增加电源电压，最后根据测量数据，确定出源漏电流等于250uA时对应的电源电压。
步骤5，判定栅内引线是否脱落。
如果“三线法”测出该待测增强型功率MOS器件的阈值电压，则判定该待测增强型功率MOS器件栅内引线正常；如果“三线法”未测出该待测增强型功率MOS器件的阈值电压，则判定该待测增强型功率MOS器件栅内引线脱落。
“三线法”未测出该待测增强型功率MOS器件的阈值电压是指，在该增强型功率MOS器件允许的栅极电压范围内，采用“三线法”测量该器件的阈值电压时，源漏电流的绝对值始终小于250uA。
本发明的效果可以通过以下具体实验进一步说明：
1）实验条件：
本实验以型号为7416增强型功率MOS器件为例，采用HP4155C半导体测试仪，判定7416增强型功率MOS器件栅内引线是否脱落。7416器件是P沟道增强型功率MOS器件，阈值电压约为-1.5V，允许的栅极电压范围为±20V。本实验测试了10个7416增强型功率MOS器件，其中部分7416增强型功率MOS器件栅内引线脱落。
2）实验内容：
将10个待测7416增强型功率MOS器件编号，分别为#1，#2，#3，#4，#5，#6，#7，#8，#9，#10。
检查待测7416增强型功率MOS器件外观，器件表面均正常，无明显损坏。
“两线法”测量7416增强型功率MOS器件的阈值电压。“两线法”测量过程如下：采用HP4155C半导体测试仪，分别将7416增强型功率MOS器件的源极接地，栅极和漏极接电源；电源电压从零开始负向逐渐增加，当源漏电流的绝对值达到或超过250uA时，停止增加电源电压，将源漏电流的绝对值为250uA时对应的电源电压，作为器件的阈值电压。
“两线法”测量结果如表1所示，10个7416增强型功率MOS器件均测出阈值电压，判定7416增强型功率MOS器件内部不存在其它损坏。
“三线法”测量7416增强型功率MOS器件的阈值电压。“三线法”测量过程如下：采用HP4155C半导体测试仪，分别将7416增强型功率MOS器件的源极接地，漏极固定10mV电压，栅极接电源；电源电压从零开始负向逐渐增加，当源漏电流达到或超过250uA时，停止增加电源电压，将源漏电流为250uA时对应的电源电压，作为器件的阈值电压，“三线法”测量结果如表2所示。
将测试后的10个7416增强型功率MOS器件栅极磨剖面，磨出剖面后观察栅内引线状态，栅内引线脱落的实际情况如表3所示。
3）实验结果：
根据上述实验，得到以下测量结果。表1为“两线法”测量7416增强型功率MOS器件阈值电压的结果，表2为“三线法”测量7416增强型功率MOS器件阈值电压的结果，表3为7416增强型功率MOS器件栅内引线脱落的实际情况。
表1“两线法”测量阈值电压结果
| #1 | #2 | #3 | #4 | #5 |
| -1.47V | -1.47V | -2.92V | -1.47V | -1.47V |
| #6 | #7 | #8 | #9 | #10 |
| -3.04V | -1.47V | -2.72V | -1.47V | -3.20V |
表2“三线法”测量阈值电压结果
| #1 | #2 | #3 | #4 | #5 |
| -1.54V | -1.54V | 未测出 | -1.54V | -1.54V |
| #6 | #7 | #8 | #9 | #10 |
| 未测出 | -1.54V | 未测出 | -1.54V | 未测出 |
表3栅内引线脱落实际情况
| #1 | #2 | #3 | #4 | #5 |
| 正常 | 正常 | 脱落 | 正常 | 正常 |
| #6 | #7 | #8 | #9 | #10 |
| 脱落 | 正常 | 脱落 | 正常 | 脱落 |
根据表1和表2：#1，#2，#4，#5，#7，#9均可以采用“两线法”和“三线法”测出阈值电压；#3，#6，#8，#10采用“两线法”可以测出阈值电压，“三线法”未测出阈值电压。
根据本发明的方法，判定#1，#2，#4，#5，#7，#9器件栅内引线正常；#3，#6，#8，#10器件栅内引线脱落；根据表3，栅内引线脱落实际情况为：#1，#2，#4，#5，#7，#9器件栅内引线正常；#3，#6，#8，#10器件栅内引线脱落。
4）对实验的结果分析：
从实验结果分析可见，本发明采用“两线法”和“三线法”对增强型功率MOS器件阈值电压进行测量，根据测量结果判定增强型功率MOS器件栅内引线是否脱落，判断结果与实际情况完全吻合。因此，本发明的方法可以有效地判定增强型功率MOS器件栅内引线是否脱落。
Claims (5)
1.一种增强型功率MOS器件栅内引线脱落的检测方法，包括以下步骤：
（1）检查器件外观：
检查待测增强型功率MOS器件的外观，观察该增强型功率MOS器件表面是否存在物理性损坏，去除表面存在物理性损坏的增强型功率MOS器件，获得表面完好的增强型功率MOS器件；
（2）“两线法”测量器件阈值电压：
对表面完好的增强型功率MOS器件，采用“两线法”，测量该待测增强型功率MOS器件的阈值电压；
（3）判定是否存在其它损坏：
如果“两线法”未测出该待测增强型功率MOS器件的阈值电压，则判定该增强型功率MOS器件内部存在其它损坏，去除内部存在其它损坏的增强型功率MOS器件；如果“两线法”测出该待测增强型功率MOS器件的阈值电压，则执行步骤（4）；
（4）“三线法”测量器件阈值电压：
对“两线法”测出阈值电压的增强型功率MOS器件，采用“三线法”，测量该待测增强型功率MOS器件的阈值电压；
（5）判定栅内引线是否脱落：
如果“三线法”测出该待测增强型功率MOS器件的阈值电压，则判定该待测增强型功率MOS器件栅内引线正常；如果“三线法”未测出该待测增强型功率MOS器件的阈值电压，则判定该待测增强型功率MOS器件栅内引线脱落。
2.根据权利要求1所述的增强型功率MOS器件栅内引线脱落的检测方法，其特征在于，步骤（2）中所述的“两线法”是指，将待测增强型功率MOS器件的源极接地，栅极和漏极接电源，将源漏电流的绝对值达到250uA时测得的电源电压，作为该待测增强型功率MOS器件的阈值电压。
3.根据权利要求1所述的增强型功率MOS器件栅内引线脱落的检测方法，其特征在于，步骤（3）中所述的“两线法”未测出该待测增强型功率MOS器件的阈值电压是指，在该增强型功率MOS器件允许的栅极电压范围内，采用“两线法”测量该器件的阈值电压时，源漏电流的绝对值始终小于250uA。
4.根据权利要求1所述的增强型功率MOS器件栅内引线脱落的检测方法，其特征在于，步骤（4）中所述的“三线法”是指，将待测增强型功率MOS器件源极接地，漏极固定10mV电压，栅极接电源，将源漏电流的绝对值达到250uA时测得的电源电压，作为该待测增强型功率MOS器件的阈值电压。
5.根据权利要求1所述的增强型功率MOS器件栅内引线脱落的检测方法，其特征在于，步骤（5）中所述的“三线法”未测出该待测增强型功率MOS器件的阈值电压是指，在该增强型功率MOS器件允许的栅极电压范围内，采用“三线法”测量该器件的阈值电压时，源漏电流的绝对值始终小于250uA。
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