CN106093744B - 一种热阻获取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于半导体可靠性技术领域，公开了一种热阻获取方法，包括：在MOS器件所在的硅膜上制作有源区扩散电阻；获取所述电阻的电阻温度特性；获取所述MOS器件工作时的电阻的阻值；依据所述电阻温度特性,得到所述电阻的温度；获取所述电阻的在所述MOS器件工作前后的温差ΔT,以及MOS器件的热耗散功率ΔP；依据公式Rth＝ΔT/ΔP计算热阻Rth。本发明提供了一种可靠性和精度更高热阻获取方法。

Description

一种热阻获取方法
技术领域
本发明涉及半导体可靠性技术领域，特别涉及一种热阻获取方法。
背景技术
由于BOX层的导热性很差，约为硅的百分之一，因此妨碍了SOI器件的冷却，导致器件温度上升，进而产生严重的自加热效应。自加热效应使得载流子迁移率退化、结漏电增加、碰撞电离几率增强、饱和区出现负的微分电导现象。需要注意的是，在直流情况下当功率很高时，自加热效应会很明显。但当器件在高频下工作时，自加热效应便会消失。因为大部分电路工作在自加热效应的边界频率，为了精确的电路模拟，我们有必要提取与自加热效应相关的参数。
目前主要采用PIV法测量热阻。但是，PIV设备昂贵，使用范围相对窄。或者利用栅电阻的变化来判定器件沟道温度的变化，栅电阻和沟道之间存在导热性较差的二氧化硅，测量可靠性和精度相对较低。
发明内容
本发明提供一种热阻获取方法，解决了现有技术中热阻获取方法，成本高，可靠性和精度低的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种热阻获取方法，包括：
在MOS器件所在的硅膜上制作有源区扩散电阻；
获取所述电阻的电阻温度特性；
获取所述MOS器件工作时的电阻的阻值；
依据所述电阻温度特性,得到所述电阻的温度；
获取所述电阻的在所述MOS器件工作前后的温差ΔT,以及MOS器件的热耗散功率ΔP；
依据公式Rth＝ΔT/ΔP计算热阻Rth。
进一步地，所述电阻位于所述MOS器件沟道上方或者下方。
进一步地，所述电阻和所述MOS器件之间通过浅槽隔离工艺隔离。
进一步地，在所述浅槽隔离工艺过程中，所述电阻和所述MOS器件采用部分隔离，局部接触。
进一步地，在所述浅槽隔离工艺过程中，所述电阻和所述MOS器件采用完全隔离。
进一步地，所述方法还包括：温度补偿步骤；
所述温度补偿步骤包括：
获取MOS器件的产热功率P，浅槽隔离层的厚度L，面积A，隔离材料的热传导率k；
依据公式得到温差补偿值ΔT0；
依据公式Rth＝(ΔT+ΔT0)/ΔP计算热阻Rth。
进一步地，在所述MOS器件为N型的情况下，采用N+扩散电阻，且N+扩散电阻下设置P阱；
在所述MOS器件为P型的情况下，采用P+扩散电阻，且P+扩散电阻下设置N阱。
进一步地，MOS器件采用体引出，并在测试时接地。
进一步地，所述获取所述电阻的电阻温度特性包括：
分别测试20～125度条件下，电阻的电阻温度特性。
进一步地，所述电阻与所述MOS器件按照最小规则设置间距。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的热阻获取方法，通过建立扩散电阻，以其温度表征MOS器件的温度；通过进一步测量扩散电阻的电阻温度特性，并实时测量扩散电阻的阻值，用以得到MOS器件的工作前后温差，进而通过与热好散功率的比值得到热阻；从而使得可靠性和精度大幅提升。
附图说明
图1为本发明实施例提供的热阻获取方法流程图。
具体实施方式
本发明提供一种热阻获取方法，解决了现有技术中热阻获取方法，成本高，可靠性和精度低的技术问题；达到了提升可靠性和精度，降低成本的技术效果。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
参见图1，本发明实施例提供的一种热阻获取方法，包括：
在MOS器件所在的硅膜上制作有源区扩散电阻；
获取所述电阻的电阻温度特性；
获取所述MOS器件工作时的电阻的阻值；
依据所述电阻温度特性,得到所述电阻的温度；
获取所述电阻的在所述MOS器件工作前后的温差ΔT,以及MOS器件的热耗散功率ΔP；
依据公式Rth＝ΔT/ΔP计算热阻Rth。
具体来说，通过在MOS器件硅片上扩散电阻，由于两者公用硅膜，因此，电阻的温度就能够表征MOS器件的温度；通过电阻的电阻温度曲线，就可以通过测量电阻阻值得到电阻的温度，进而得到MOS器件的温度；从而可以得到MOS器件工作前后温差，从而与热耗散功率的比值得到热阻。实现高可靠性和测量精度。
进一步地，所述电阻位于所述MOS器件沟道上方或者下方；作为温度探测器的电阻要尽可能的与器件沟道接近，放在器件沟道上方或者下方，一般按照最小规则设计间距。
所述电阻和所述MOS器件之间通过浅槽隔离工艺隔离。提升测量的安全性。
进一步地，在所述浅槽隔离工艺过程中，所述电阻和所述MOS器件采用部分隔离，局部接触。即，在工艺设计中，MOS与电阻之间的STI隔离不到底，使得MOS器件与电阻之间更好的导热。
或者，在所述浅槽隔离工艺过程中，所述电阻和所述MOS器件采用完全隔离；保持MOS器件的绝对稳定。
进一步地，所述方法还包括：温度补偿步骤；以补偿隔绝结构造成热传递隔绝的问题。
具体来讲，所述温度补偿步骤包括：
获取MOS器件的产热功率P，浅槽隔离层的厚度L，面积A，隔离材料的热传导率k；
依据公式得到温差补偿值ΔT0；
依据公式Rth＝(ΔT+ΔT0)/ΔP计算热阻Rth。
进一步地，在所述MOS器件为N型的情况下，采用N+扩散电阻，且N+扩散电阻下设置P阱；
在所述MOS器件为P型的情况下，采用P+扩散电阻，且P+扩散电阻下设置N阱。
进一步地，MOS器件采用体引出，并在测试时接地。
进一步地，所述获取所述电阻的电阻温度特性包括：分别测试20～125度条件下，电阻的电阻温度特性。
具体来说，可以分别测试25度,50度,75度,100度以及125度下的有源区扩散电阻的阻值。测试时MOS器件体端接地，其余各端均悬空。
测试MOS器件在工作状态下的有源区扩散电阻时，测试条件为源端和体端接地，栅端和漏端接VDD的情况下测试电阻。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的热阻获取方法，通过建立扩散电阻，以其温度表征MOS器件的温度；通过进一步测量扩散电阻的电阻温度特性，并实时测量扩散电阻的阻值，用以得到MOS器件的工作前后温差，进而通过与热好散功率的比值得到热阻；从而使得可靠性和精度大幅提升。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种热阻获取方法，其特征在于，包括：
在MOS器件所在的硅膜上制作有源区扩散电阻；
获取所述电阻的电阻温度特性；
获取所述MOS器件工作时所述电阻的阻值；
依据所述电阻温度特性,得到所述电阻的温度；
获取所述电阻的在所述MOS器件工作前后的温差ΔT,以及MOS器件的热耗散功率ΔP；
依据公式Rth＝ΔT/ΔP计算热阻Rth。
2.如权利要求1所述的热阻获取方法，其特征在于：所述电阻位于所述MOS器件沟道上方或者下方。
3.如权利要求2所述的热阻获取方法，其特征在于：所述电阻和所述MOS器件之间通过浅槽隔离工艺隔离。
4.如权利要求3所述的热阻获取方法，其特征在于：在所述浅槽隔离工艺过程中，所述电阻和所述MOS器件采用部分隔离，局部接触。
5.如权利要求3所述的热阻获取方法，其特征在于：在所述浅槽隔离工艺过程中，所述电阻和所述MOS器件采用完全隔离。
6.如权利要求5所述的热阻获取方法，其特征在于，所述方法还包括：温度补偿步骤；
所述温度补偿步骤包括：
获取MOS器件的产热功率P，浅槽隔离层的厚度L，面积A，隔离材料的热传导率k；
依据公式得到温差补偿值ΔT0；
依据公式Rth＝(ΔT+ΔT0)/ΔP计算热阻Rth。
7.如权利要求1～6任一项所述的热阻获取方法，其特征在于：
在所述MOS器件为N型的情况下，采用N+扩散电阻，且N+扩散电阻下设置P阱；
在所述MOS器件为P型的情况下，采用P+扩散电阻，且P+扩散电阻下设置N阱。
8.如权利要求7所述的热阻获取方法，其特征在于：MOS器件采用体引出，并在测试时接地。
9.如权利要求7所述的热阻获取方法，其特征在于，所述获取所述电阻的电阻温度特性包括：
分别测试20～125度条件下，电阻的电阻温度特性。
10.如权利要求7所述的热阻获取方法，其特征在于：所述电阻与所述MOS器件按照最小规则设置间距。
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