CN1237596C - 测量集成半导体组件在高温时的可靠性的装置和方法 - Google Patents

测量集成半导体组件在高温时的可靠性的装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1237596C
CN1237596C CNB021264635A CN02126463A CN1237596C CN 1237596 C CN1237596 C CN 1237596C CN B021264635 A CNB021264635 A CN B021264635A CN 02126463 A CN02126463 A CN 02126463A CN 1237596 C CN1237596 C CN 1237596C
Authority
CN
China
Prior art keywords
semiconductor subassembly
right requirement
temperature
patent right
temperature sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB021264635A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1399323A (zh
Inventor
W·阿萨姆
J·发泽卡斯
A·马丁
D·斯米特斯
J·冯哈根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Publication of CN1399323A publication Critical patent/CN1399323A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1237596C publication Critical patent/CN1237596C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2855—Environmental, reliability or burn-in testing
    • G01R31/2872—Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation
    • G01R31/2874—Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation related to temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2855—Environmental, reliability or burn-in testing
    • G01R31/2856—Internal circuit aspects, e.g. built-in test features; Test chips; Measuring material aspects, e.g. electro migration [EM]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/317—Testing of digital circuits
    • G01R31/3173—Marginal testing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/30—Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
    • H01L22/34—Circuits for electrically characterising or monitoring manufacturing processes, e. g. whole test die, wafers filled with test structures, on-board-devices incorporated on each die, process control monitors or pad structures thereof, devices in scribe line
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2855—Environmental, reliability or burn-in testing
    • G01R31/286—External aspects, e.g. related to chambers, contacting devices or handlers
    • G01R31/2868—Complete testing stations; systems; procedures; software aspects
    • G01R31/287—Procedures; Software aspects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2855—Environmental, reliability or burn-in testing
    • G01R31/2872—Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation
    • G01R31/2879—Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation related to electrical aspects, e.g. to voltage or current supply or stimuli or to electrical loads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/261—Amplifier which being suitable for instrumentation applications

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及到测量集成半导体组件的可靠性的装置和方法，集成半导体组件具有一个载体基质(1)用于接受准备试验的集成半导体组件(HBE)，一个加热元件(HE)和一个温度传感器(TS)，其中温度传感器(TS)有至少部分的半导体组件的寄生的功能元件。从而可以特别准确和节省位置地进行可靠性试验。

Description

测量集成半导体组件在 高温时的可靠性的装置和方法
技术领域
本发明涉及到测量集成半导体组件在高温时的可靠性的装置和方法和特别是高速试验时求出半导体电路可靠性的方法。
背景技术
特别是在集成半导体电路上，还是在薄膜技术上的高可靠性在生产和以后应用时代表了非常重要的因素。因此很多试验是在制造时进行的，以便尽可能准确地说明各个产品的质量，而且还可以给出各个制造过程的质量。
因为用先进的集成密度显著减少半导体电路的结构宽度，高集成度的电路回路上的相应的结构在运行期间用非常高的电流密度和/或温度加负荷。在这种高电流密度和温度时可以导致各个半导体组件的很多机理损坏和因此导致半导体电路的损坏。
这些机理例如是电子迁徙，其中涉及到特别是在导线线路的电子方向上的材料迁徙。此外由于与高电流密度和温度有关的加负荷由于障碍降级或低共熔的金属渗入可以将半导体基质上的掺杂区变坏或破坏。另外一方面特别是在场效应晶体管结构上的这种加负荷还可以将所谓的栅极-和/或沟道氧化物的特性改变成不利的，从而又得到各个半导体组件的损坏。同样适合于构成在半导体基质上的电容，电感，存储元件等，其中例如通过与电流密度和/或与温度有关的加负荷持续地改变钝化层和中间介质层和直到可以导致半导体组件的损坏。
为了可以估计半导体电路或薄膜电路的最大寿命，因此进行很多可靠性试验，有益的是将这些可靠性试验在提高温度和电流密度时在确定的试验结构上进行。一般来说这些被提高的温度是在专门的炉子中实现的，在那里可以进行加速的人造老化过程。然而特别是因为制造集成半导体电路可以持续多个星期和在制造期间或者直接在制成之后希望检查或许有缺陷的结构，进行所谓的加速和高加速的试验，这些试验有可能有规律地检查测量制造时的偏差。因此这些测量必须在秒钟范围内完成，以便不会增加各个半导体电路的制造时间和因此增加制造费用。
附图1表示了按照当代技术水平测量集成半导体组件可靠性的一个装置，例如在文献J.A.Scheiderler，等“晶片级别可靠性的系统步骤”，固体技术，1995年3月，47页中已知。
按照附图1位于例如搀杂p-的半导体基质1上的mos-晶体管是作为准备试验的或者准备加负荷的集成半导体组件HBE。将半导体组件HBE构成在半导体基质1的n-槽2中和主要是由搀杂p+的漏极区D，所属的触点K1，具有所属触点K2的搀杂p+的源极区S，栅极电路氧化层3和栅极电路层或者控制层G构成的，这些位于栅极电路氧化层3的上面和原则上定义位于漏极区D和源极区S之间的沟道区。
为了检查质量和过程可靠性在高集成度电路时按照附图1将温度试验在室温以上进行。为了表示等级性能使用逆变模型，在其中不可忽视的是温度的准确知识。因此按照附图1安排了局部加热或者加热元件HE，局部加热或者加热元件位于绝热层4(SiO2)中直接位于半导体组件HBE的附近。因此可以避免由于另外情况必要的外部加热的产品损坏。
为了测量准备加负荷的半导体组件HBE的温度按照附图1安排了在绝缘层4上面相距一定距离的铝迷宫形状的温度传感器TS，在其中计算出电阻和金属导线线路的温度之间的直线关系。
然而不利的是在这种装置上为了测量集成半导体组件的可靠性，准备试验的结构或者半导体组件HBE和温度传感器或者铝迷宫TS之间的距离太大和在其中有一个或多个绝缘中间层4，这些绝缘中间层代表了大的热阻。因此不可能充分准确地和直接地说明涉及到直接位于准备试验的结构或者半导体组件HBE相关区的温度。此外在温度比较高时还导致铝或者温度传感器TS的分级，因此在比较长的应激反应之后准确的和可重复的温度确定是不可能的。这种传统装置的另外缺点是位置需求/接触面积需求非常大，位置需求原则上是由4点电阻测量和因此所要求的连接面积(路径)造成的。
此外从文献Gerard C.M，Meyer，“半导体基体上的温度传感器”，传感器和反应器，10(1986)103-125中已知，将双极性半导体或者其基体发送器-电压的温度依赖性利用于实现一个温度传感器。
发明内容
创建测量集成半导体电路可靠性的装置和方法的任务是以本发明为基础的，这个任务在减少位置需求时有可能改善温度测量的精度。
按照本发明的测量集成半导体组件可靠性的装置，具有：一个载体基质用于接受集成半导体组件；一个加热元件用于加热半导体组件；和一个温度传感器用于测量半导体组件的温度；其中温度传感器有至少部分的半导体组件的一个寄生的功能元件。
根据本发明达到测量集成半导体组件可靠性的方法，具有以下步骤：
a)进行一种测量方法借助于温度传感器测量通过加热元件引起的和在半导体组件上真正加上的温度，温度传感器有至少部分的半导体组件的寄生的功能元件；
b)进行一种应激反应方法至少依赖于加热元件的温度给半导体组件加负荷；
c)至少依赖于加上的温度计算半导体组件的损坏时间点。
特别是通过使用一种温度传感器，这个温度传感器有至少部分地准备加负荷的半导体组件的寄生功能元件，可以显著减少位置需求。此外将温度传感器移到非常接近准备分析的半导体组件的真正相关的区域。从而显著改善了温度测量的精度和因此改善了可靠性试验的精度。
有益的是寄生的功能元件是由寄生的pn-节，半导体组件的寄生的双极性晶体管和/或寄生的肖特基-二极管或MOS-二极管组成的。用这种方法在使用一般来说不希望的和毫无问题存在的寄生的功能元件情况下可以将准备试验的半导体组件的各个部分区域高精度地和直接在加负荷的附近进行试验。除了在试验结构相关的部分区域或者在准备加负荷的半导体组件上非常准确的温度确定之外通过测量传感器得到不受试验结构或者半导体组件功能性的干扰和一般来说甚至减少测量所需要的连接的数目。
为了避免产品例如半导体晶片的损坏，将加热元件有益地直接埋在半导体组件附近的载体基质中。
为了改善精度可以安排附加的功能元件用于温度传感器的寄生的部分-功能元件的完整性，在其中安排了掺杂区和/或连接范围。用这种方法可以用最小的附加费用实现测量精度的进一步提高，这种提高特别是使用双极性晶体管作为温度传感器得到的。
此外当接线时从很多已经存在的寄生的功能元件中这样选定一个寄生的功能元件，它直接位于试验结构或者半导体组件准备承受负荷或者临界范围的附近。用这种方法涉及到其损坏或然率还可以评价复杂的半导体组件的不同范围。
涉及到方法人们得到特别是在已经进行的测量方法基础上，在这种方法中将半导体组件的寄生的功能元件作为温度传感器进行控制，和在已经进行的应激反应方法基础上，在其中将半导体组件至少依赖于加热元件的温度加负荷，关于半导体组件高精度可靠性的说明。
有益的是在半导体组件上附加安放和考虑一个应激反应-电流密度。从而还可以实现依赖于电流密度的可靠性试验。
此外温度传感器的测量电流非常小，因此半导体组件原则上保持不承受负荷。
有益的是测量方法和应激反应方法在时间上是相互分开进行的，从而人们得到精度的改善。然而将它也可以同时进行，其中测量精度只无关紧要地变坏，然而所谓的实时测量成为可能。
为了实现高精度的可靠性试验将测量方法与应激反应方法在时间上分开，其中在测量方法时进行加热元件的校准和在温度传感器的应激反应方法随后加负荷或者寄生的功能元件不加负荷时和将温度只依赖于被校准的加热元件进行调整。用这种方法得到最佳的可靠性试验。
附图说明
下面借助于实施例在附图基础上详细叙述本发明。
附图表示：
附图1传统的可靠性试验装置的简化3D-截面图；
附图2按照第一个实施例第一种测量方法的可靠性试验装置的简化截面图；
附图3按照附图2温度传感器的基体发送电压的曲线图；
附图4被按照附图2温度传感器测量的温度与实际加上的温度的关系的曲线图；
附图5按照第一个实施例在第二种测量方法时的可靠性试验装置的简化截面图；
附图6按照第一个实施例在第三个测量方法时的可靠性试验装置的简化截面图；
附图7按照第二个实施例的可靠性试验装置的简化截面图；
具体实施方式
附图2表示了按照第一个实施例在第一个测量方法时的可靠性试验装置的简化截面图，其中同样的参考符号如同附图1表示同样的或对应的元件和下面不再重复叙述。
按照附图2位于有益的含有硅的搀杂p-的半导体基质中置入的加热元件层HE，这个例如是一个硅聚合物-电阻和表示真正的加热元件。在这个地方直接在准备试验或者准备加负荷的半导体组件HBE的附近安排的加热器HE可以将试验结构有目的地加热，其中不会由于外部加热将构成在半导体晶片上的半导体组件损坏。
准备分析或者准备试验的半导体组件HBE按照附图2又表示具有漏极区D，源极区S和栅极或者控制层G的MOS-晶体管，控制层是在绝缘层或者栅极氧化层3上面与沟道区有一定的距离。最后在漏极区和源极区D和S上安排了导电触点K1和K2，这些与没有表示的导线接线或者金属化接线是连接的。在附图2上表示的MOS-晶体管HBE是位于构成在半导体基质1中的n-槽2中，其中在基质表面的控制层G被一个或很多绝缘层或者钝化层4包围。虽然按照附图2截面图没有实际表示基质1，控制层G和n-槽2的其他触点，为了定义各个区的电势确定一般来说将这些触点构成在另外的地方。
与按照附图1当代技术水平相反现在温度传感器不再以铝迷宫形状位于绝缘层4的表面，而是至少部分地由半导体组件HBE的寄生的功能元件组合而成。
准确地说MOS-晶体管或者准备分析的半导体组件HBE具有很多寄生的功能元件例如pn-节，寄生的双极性晶体管，肖特基-二极管，MOS-二极管等，然而这些原本是不希望的和一般来说是没有接线的。按照本发明现在这样控制这些寄生的功能元件或部分，将它们可以使用作为温度传感器。
按照附图2在第一种测量方法时将位于漏极区D和源极区S
I c = I s * e ( q / k * T ) * U BE ,
以及n-槽2之间的分层的寄生双极性晶体管使用作为温度传感器TS。温度确定例如可以借助于集电流Ic与温度有关的基体发送电压UBE进行。其中为：
其中Is是饱和电流，k是Boltzmann常数，q是基本电荷和T是准备测量的绝对温度。
因为一般来说将连接提供给n-槽2而且提供给漏极区和源极区D和S，不需要附加更多费用和在最小位置需求时人们得到一个温度传感器TS，这个温度传感器直接位于准备加负荷或者准备试验的半导体组件HBE的相关区域(例如沟道区)的附近。由于这种高精度的温度确定可以在半导体组件HBE上进行高精度和高加速的可靠性试验。不仅温度负荷而且电流密度负荷以及电压负荷可以用这种方法在试验结构上进行计算。
附图3表示了按照附图2的温度传感器测量的基体发送电压UBE与温度T之间关系的曲线图。此外将寄生的分层的双极性晶体管运行在共同的-基体/集电极-电路上，其中例如馈入非常小的恒定的集电流Ic＝880微安培。在小于一个毫安培的这样小的测量电流时对MOS-晶体管或者准备试验的半导体组件HBE几乎没有影响，因此将借助于温度传感器TS进行温度测量的测量方法和将至少依赖于加热元件HE的温度进行半导体组件HBE加负荷的应激反应方法不仅在时间上分开，而且还可以同时进行。
除了将通过加热元件HE的温度加负荷之外还可以将应激反应-电流密度或者应激反应-电压加在准备试验的半导体组件HBE上，从而使特别现实的试验成为可能。当同时进行测量方法和应激反应方法时因此可以进一步缩短特别是用于高加速可靠性试验的试验时间。另外一方面当时间分开进行测量方法和应激反应方法时在短时间先后进行的循环(斩波器-运行)时创造了涉及到精度改善的可靠性试验，其中只是不明显地延长了所需要的时间。在两种情况下将准备试验的半导体组件的损坏时间点依赖于至少加上的温度或应激反应电流或者应激反应电压进行计算。用这种方法不仅将制成的半导体电路，而且还可以将还处于制造中的半导体组件涉及到其可靠性进行检查和协调地结合到其他的制造方法中。
为了实现高精度测量集成半导体组件的可靠性将用于测量通过加热元件HE引起的和加在半导体组件HBE上的实际温度的测量方法和将用于半导体组件HBE加负荷的应激反应方法在时间上分开，在其中在测量方法时将加热元件进行校准。比较准确地说首先不进行电流密度加负荷借助于温度传感器TS求出加热元件HE的温度特性曲线和随后将真正的加负荷或者应激反应方法在完全关闭温度传感器时进行。将真正加在半导体组件上的温度随后经过在测量方法时被校准的加热元件HE进行调整。用这种方法可以完全排除即使由于非常小的测量电流的半导体组件的影响，从而可以实现高精度的可靠性试验。
附图4表示了按照附图2的温度传感器测量的温度T被测量和经过例如一个所谓的温度-卡盘或者可加热的支撑夹具实际加上的温度T实际之间的简化曲线。因此精度非常高和得到与理想的(虚线)直线只有最小的偏差。
附图5表示了按照第一个实施例在第二种测量方法时的可靠性试验装置的简化截面图，在其中同样的参考符号还是表示与附图1和2同样的或对应的元件和在下面不再重复叙述。
与按照附图2的测量方法相反按照附图5的测量方法中不使用漏极区D和源极区S，n-2槽和半导体基质1之间的分层的寄生双极性晶体管作为温度传感器。此外在附图5上表示了附加的连接区或者具有n+扩散区8的触点K3，如果不直接提供，另外利用或这种连接的位置不适当时，将这些可以最佳地插入进去。例如又可以将寄生的垂直的双极性晶体管TS1和TS2用示范性的具有馈入集电流Ic的共同的-基体/集电极-电路运行和占据统治地位的温度是从基体发送器-电压UBE中推导出来的。当分析两个垂直的晶体管TS1和TS2时示范性地可以通过上述公式的微分说明下面的简单关系：
UBE(TS2)-UBE(TS1)＝K*(T2-T1)，
其中k表示比例常数和T1以及T2表示在各个垂直晶体管TS1和TS2中的各个温度。
特别是在复杂的试验结构或者准备分析的半导体组件HBE时因此也可以将半导体组件的部分区域涉及到其温度高精度地进行测量和计算。
附图6表示了按照第一个实施例的第三种测量方法的可靠性测量装置的简化截面图，在其中同样的参考符号还是表示与附图1，2和5同样的或对应的元件和在下面不再重复叙述。
按照附图6在寄生的双极性晶体管的地方示范性地将二极管形式的pn-节使用作为温度传感器TS。此外在附图6上确定温度的寄生二极管TS位于漏极区D和n-槽2之间，其中在加上电压Upn时将依赖于二极管电流ID的温度进行计算：
ID＝IS(exp((q/k*T)*Upn-1)  ((q/k*T)*Upn)＞10
ID＝IS*exp(q/k*T)*Upn，
其中IS代表二极管的饱和电流，T代表绝对温度，k代表Boltzmann常数和ID代表二极管电流。
借助于pn-节表示的温度传感器TS与上面叙述过的寄生的双极性晶体管相比较不是那么准确，然而一般来说对于每个半导体组件HBE存在寄生的功能元件。示范性地还可以借助于附加的连接区域K3将温度传感器TS完整化或最佳化。
附图7表示了按照第二个实施例的可靠性试验装置的简化截面图，在其中同样的参考符号还是表示与附图1，2，5和6同样的或对应的元件和在下面不再重复叙述。
与按照附图2至6的第一个实施例相反准备试验的半导体组件HBE或者试验结构现在只由一个电阻R构成，这个电阻在半导体基质1上借助于搀杂的p-区5和高搀杂的p+区6和7连接在金属化M1和M2上。此外金属化或者金属化平面M1和M2是在触点或者“经过”K4、K5和K6相互或者与集成电阻R相连接。在准备试验的这种结构上在沟道区是比较少的损坏机理，然而在连接区以及在经过和金属化平面上的损坏机理例如由于电子迁徙是重要的。
按照附图7例如经过附加的触点或者经过K3和经过所属的扩散区8，这个扩散区例如是搀杂n+，可以构成为一个寄生二极管作为温度传感器TS和用上述同样方法用于集成电阻的温度确定。原则上还可以省去附加的扩散区8和附加的连接K3，其中将一般来说存在的然而没有表示基质连接使用在半导体基质1上。
用同样方法还可以(没有表示)补充具有一个连接区的其他扩散区以提高可靠性试验的精度，从而例如产生一个寄生的双极性晶体管结构作为温度传感器。
在改善温度精度和降低位置需求基础上得到了可靠性试验装置的重要改进。因此在准备加负荷或者准备试验的结构或者半导体组件HBE真正的相关区域可以用特别简单和位置节约的方法测出加上的温度。
前面借助于一个MOS-晶体管和一个集成电阻叙述本发明。然而本发明不仅限于此和包括用同样方法集成的具有中间介质的集成电容，集成二极管，集成场效应晶体管(包括存储晶体管)，集成双极性晶体管和/或集成晶闸管。此外按照上面的叙述将加热元件HE直接埋在载体基质1准备试验的半导体组件HBE的附近。然而也可以位于集成电路的其他地方或构成为外部加热器(温度-卡盘)。
此外上面原则上将二极管或晶体管的I/U-特性曲线作为温度特性曲线。然而用同样方法也可以将C/U-特性曲线或其他与温度有关的特性曲线用于测量温度。特别有益的是将肖特基-二极管或MOS-二极管用于测量触点区和栅极氧化物区的温度。用同样方法除了硅之外有选择地还可以想象将半导体材料和/或其他材料作为载体基质。
前面借助于一个MOS-半导体组件和一个集成电阻叙述本发明。然而本发明不仅限于此和包括用同样方法集成的电容，电感，二极管场效应晶体管，双极性晶体管和/或晶闸管。

Claims (16)

1.测量集成半导体组件可靠性的装置，具有
一个载体基质用于接受集成半导体组件；
一个加热元件用于加热半导体组件；和
一个温度传感器用于测量半导体组件的温度；
其特征为，
温度传感器有至少部分的半导体组件的一个寄生的功能元件。
2.按照专利权利要求1的装置，
其特征为，
寄生的功能元件是半导体组件的寄生的pn-节。
3.按照专利权利要求1的装置，
其特征为，
寄生的功能元件是半导体组件的寄生的双极性晶体管。
4.按照专利权利要求1的装置，
其特征为，
寄生的功能元件是半导体组件的寄生的肖特基-或MOS-二极管。
5.按照专利权利要求1至4之一的装置，
其特征为，
半导体组件有一个电阻、一个电容、一个电感、一个二极管、一个场效应晶体管、一个双极性晶体管和/或一个晶闸管。
6.按照专利权利要求1至4之一的装置，
其特征为，
将加热元件直接埋在载体基质中的半导体组件的附近。
7.按照专利权利要求1至4之一的装置，
其特征为，
为了温度传感器的寄生的部分-功能元件的完整性安排了一个附加的功能元件。
8.按照专利权利要求7的装置，
其特征为，
附加的功能元件有至少一个掺杂区和/或一个连接。
9.按照专利权利要求1至4之一的装置，
其特征为，
寄生的功能元件直接位于半导体组件相关的区域附近。
10.测量集成半导体组件可靠性的方法，具有以下步骤：
a)进行一种测量方法借助于温度传感器测量通过加热元件引起的和在半导体组件上真正加上的温度，温度传感器有至少部分的半导体组件的寄生的功能元件；
b)进行一种应激反应方法至少依赖于加热元件的温度给半导体组件加负荷；
c)至少依赖于加上的温度计算半导体组件的损坏时间点。
11.按照专利权利要求10的方法，
其特征为，
此外当加负荷时在半导体组件中的应激反应电流密度和/或应激反应电压被改变，当计算时考虑所述的应激反应电流密度和/或应激反应电压。
12.按照专利权利要求10或11的方法，
其特征为，
在步骤a)中将非常小的测量电流馈入温度传感器。
13.按照专利权利要求10至11之一的方法，
其特征为，
在步骤a)中将加在半导体组件上的实际温度从寄生的功能元件的I/U-特性曲线或C/U-特性曲线中推导出来。
14.按照专利权利要求10至11之一的方法，
其特征为，
将步骤a)和步骤b)在时间上相互分开进行。
15.按照专利权利要求14的方法，
其特征为，
在步骤a)中进行加热元件的校准；和在步骤b)中依赖于被校准的加热元件进行半导体组件的加负荷。
16.按照专利权利要求10至11之一的方法，
其特征为，
将步骤a)和步骤b)同时进行。
CNB021264635A 2001-07-23 2002-07-22 测量集成半导体组件在高温时的可靠性的装置和方法 Expired - Fee Related CN1237596C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10135805A DE10135805A1 (de) 2001-07-23 2001-07-23 Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung einer Zuverlässigkeit von integrierten Halbleiterbauelementen bei hohen Temperaturen
DE10135805.9 2001-07-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1399323A CN1399323A (zh) 2003-02-26
CN1237596C true CN1237596C (zh) 2006-01-18

Family

ID=7692778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB021264635A Expired - Fee Related CN1237596C (zh) 2001-07-23 2002-07-22 测量集成半导体组件在高温时的可靠性的装置和方法

Country Status (4)

Country Link
US (2) US6787799B2 (zh)
EP (1) EP1279966B1 (zh)
CN (1) CN1237596C (zh)
DE (1) DE10135805A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108369142A (zh) * 2015-09-16 2018-08-03 高通股份有限公司 晶体管温度感测

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4472232B2 (ja) * 2002-06-03 2010-06-02 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
US7888672B2 (en) * 2002-11-23 2011-02-15 Infineon Technologies Ag Device for detecting stress migration properties
US6993446B2 (en) * 2003-03-17 2006-01-31 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for predicting the time to failure of electronic devices at high temperatures
US7085667B2 (en) * 2003-05-19 2006-08-01 Analog Microelectronics, Inc. System and method of heating up a semiconductor device in a standard test environment
DE10354443B4 (de) * 2003-11-21 2008-07-31 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelementanordnung mit einer Defekterkennungsschaltung
DE10355585A1 (de) * 2003-11-28 2005-06-30 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauteil
US20060066335A1 (en) * 2004-09-28 2006-03-30 Kang Seung H Semiconductor test device with heating circuit
DE102004047752B3 (de) * 2004-09-30 2006-01-26 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauteil mit Temperatursensor
CN100399037C (zh) * 2005-04-30 2008-07-02 中国科学院空间科学与应用研究中心 一种针对商用塑封器件空间应用的筛选方法
DE102005043270B4 (de) * 2005-09-12 2011-06-22 Infineon Technologies AG, 81669 Vorrichtung zur Temperaturüberwachung von planaren Feldeffekttransistoren sowie zugehöriges Herstellungsverfahren
DE102005043271B4 (de) * 2005-09-12 2011-07-28 Infineon Technologies AG, 81669 Vorrichtung zur Messung der Temperatur in vertikal aufgebauten Halbleiterbauelementen bei laufendem Betrieb und kombinierte Teststruktur zur Erfassung der Zuverlässigkeit
US7836439B2 (en) * 2006-02-03 2010-11-16 Research In Motion Limited System and method for extending a component-based application platform with custom services
DE102006007040A1 (de) * 2006-02-15 2007-08-16 Austriamicrosystems Ag Bauelement mit integriertem Heizelement und Verfahren zum Beheizen eines Halbleiterkörpers
DE102006013721B4 (de) * 2006-03-24 2011-12-08 Infineon Technologies Ag Halbleiterschaltungsanordnung und zugehöriges Verfahren zur Temperaturerfassung
US7835129B2 (en) 2006-03-29 2010-11-16 Infineon Technologies Ag Circuit arrangement for overtemperature detection
DE102007008389B4 (de) * 2006-03-29 2014-07-17 Infineon Technologies Ag Schaltungsanordnung zur Übertemperaturerkennung
DE102006043163B4 (de) * 2006-09-14 2016-03-31 Infineon Technologies Ag Halbleiterschaltungsanordnungen
US7759957B2 (en) * 2007-07-27 2010-07-20 United Microelectronics Corp. Method for fabricating a test structure
US8680523B2 (en) * 2010-12-16 2014-03-25 IP Cube Partners (ICP) Co., Ltd. Sensor for semiconductor degradation monitoring and modeling
US9076751B2 (en) * 2011-08-30 2015-07-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor devices with self-heating structures, methods of manufacture thereof, and testing methods
US9006000B2 (en) 2012-05-03 2015-04-14 Sandisk Technologies Inc. Tj temperature calibration, measurement and control of semiconductor devices
US9329614B1 (en) * 2012-07-31 2016-05-03 Cirrus Logic, Inc. Bandgap with thermal drift correction
DE102013204467A1 (de) * 2013-03-14 2014-09-18 Zf Friedrichshafen Ag Anordnung zum Testen einer Einrichtung zum Schutz eines elektronischen Bauelements gegen Überhitzung und zugehöriges Verfahren
CN103630254B (zh) * 2013-11-18 2015-12-02 西安电子科技大学 一种石墨烯温度传感器及其制备工艺
KR102116147B1 (ko) 2014-03-06 2020-05-28 매그나칩 반도체 유한회사 매립형 마그네틱 센서
CN106483439B (zh) * 2015-08-31 2019-05-28 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Ldmos晶体管的自热效应评价方法以及自热效应评价系统
CN106526442B (zh) * 2015-09-09 2019-05-28 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Ldmos晶体管的自热效应评价方法以及自热效应评价系统
US20170160338A1 (en) * 2015-12-07 2017-06-08 Intel Corporation Integrated circuit reliability assessment apparatus and method
CN109168321B (zh) * 2016-04-01 2022-03-01 三菱电机株式会社 半导体模块
DE102016107953A1 (de) * 2016-04-28 2017-11-02 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelemente und Verfahren zum Testen einer Gate-Isolierung einer Transistorstruktur
CN106206323B (zh) * 2016-08-31 2019-02-12 中国科学院微电子研究所 碳化硅金属氧化物半导体场效应管及其制作方法
CN107144778A (zh) * 2017-05-16 2017-09-08 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 一种芯片温度检测装置及方法

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4356379A (en) * 1978-01-13 1982-10-26 Burr-Brown Research Corporation Integrated heating element and method for thermal testing and compensation of integrated circuits
US4165642A (en) * 1978-03-22 1979-08-28 Lipp Robert J Monolithic CMOS digital temperature measurement circuit
US4442984A (en) * 1982-03-19 1984-04-17 Bijan Bayat Electric cord reel
US4774647A (en) * 1987-12-21 1988-09-27 Alert Safety Lite Products Co. Trouble light with circuit breaker
US4929199A (en) * 1988-07-13 1990-05-29 Ferret Battery cable clip and cable connection
US5023764A (en) * 1989-11-03 1991-06-11 Ferret Instruments, Inc. Stroboscopic lamp optical system
US5309090A (en) * 1990-09-06 1994-05-03 Lipp Robert J Apparatus for heating and controlling temperature in an integrated circuit chip
DE4110551C1 (zh) * 1991-03-30 1992-07-23 Ita Ingenieurbuero Fuer Testaufgaben Gmbh, 2000 Hamburg, De
CA2073886A1 (en) * 1991-07-19 1993-01-20 Tatsuya Hashinaga Burn-in apparatus and method
CA2073916A1 (en) * 1991-07-19 1993-01-20 Tatsuya Hashinaga Burn-in apparatus and method
US5195827A (en) * 1992-02-04 1993-03-23 Analog Devices, Inc. Multiple sequential excitation temperature sensing method and apparatus
US5280327A (en) * 1992-07-06 1994-01-18 Eastman Kodak Company Cassette re-load prevention apparatus
USD348249S (en) * 1992-08-10 1994-06-28 Bayco Products Incorporated Lamp socket
US5765941A (en) * 1993-07-16 1998-06-16 Central Tools, Inc. Fluorescent lamp and method of manufacturing same
US5436494A (en) * 1994-01-12 1995-07-25 Texas Instruments Incorporated Temperature sensor calibration wafer structure and method of fabrication
US5436815A (en) * 1994-04-20 1995-07-25 Grooms; Michael P. Fluorescent utility light
US5751015A (en) * 1995-11-17 1998-05-12 Micron Technology, Inc. Semiconductor reliability test chip
US5700089A (en) * 1996-05-08 1997-12-23 Ferret Instruments, Inc. Battery tester with load temperature detection
US5818234A (en) * 1996-05-08 1998-10-06 Ferret Instruments, Inc. Battery tester with power limit detection
US6176592B1 (en) * 1997-03-25 2001-01-23 Alert Safety Lite Products Co., Inc. Halogen utility light
US5921658A (en) * 1997-03-25 1999-07-13 Alert Safety Lite Products Co., Inc. Fluorescent utility light
US6386736B1 (en) * 1997-09-16 2002-05-14 General Manufacturing, Inc. Fluorescent work light
US5975719A (en) * 1997-09-16 1999-11-02 General Manufacturing, Inc. Fluorescent work light cover and rotatable socket
DE19841202C1 (de) * 1998-09-09 2000-03-02 Siemens Ag Temperatursensor
USD421142S (en) * 1999-02-12 2000-02-22 Bayco Products, Incorporated Combined lamp and bracket
US6260442B1 (en) * 1999-03-25 2001-07-17 Bayco Products, Inc. Broken light bulb base remover
US6367949B1 (en) * 1999-08-04 2002-04-09 911 Emergency Products, Inc. Par 36 LED utility lamp
US6534926B1 (en) * 2000-04-12 2003-03-18 Tmc Enterprises, A Division Of Tasco Industries, Inc. Portable fluorescent drop-light
US6857756B2 (en) * 2001-04-11 2005-02-22 General Manufacturing, Inc. LED work light
US6663265B2 (en) * 2001-08-14 2003-12-16 Alert Safety Lite Products Co, Inc. Double lamp utility light
US6979104B2 (en) * 2001-12-31 2005-12-27 R.J. Doran & Co. LTD LED inspection lamp
US20030179572A1 (en) * 2002-03-19 2003-09-25 Tim Schnell LED utility light
USD486599S1 (en) * 2002-11-27 2004-02-10 Bijan Bayat Halogen lamp and support assembly
USD484628S1 (en) * 2002-11-27 2003-12-30 Bijan Bayat Worklight
USD483893S1 (en) * 2003-02-25 2003-12-16 National Electric Mfg. Corp. Shop light
USD483508S1 (en) * 2003-02-25 2003-12-09 National Electric Mfg. Corp. Shop light
USD502276S1 (en) * 2004-05-28 2005-02-22 Alert Safety Lite Products Co, Inc. LED utility light

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108369142A (zh) * 2015-09-16 2018-08-03 高通股份有限公司 晶体管温度感测

Also Published As

Publication number Publication date
DE10135805A1 (de) 2003-02-13
EP1279966A2 (de) 2003-01-29
US6873170B2 (en) 2005-03-29
US6787799B2 (en) 2004-09-07
EP1279966B1 (de) 2005-04-20
EP1279966A3 (de) 2003-07-16
CN1399323A (zh) 2003-02-26
US20040140826A1 (en) 2004-07-22
US20030020131A1 (en) 2003-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1237596C (zh) 测量集成半导体组件在高温时的可靠性的装置和方法
CN1806159A (zh) 加热式空气流量计
CN103852702A (zh) 确定半导体鳍中的载流子浓度的方法
US7009376B2 (en) SnO2 ISFET device, manufacturing method, and methods and apparatus for use thereof
CN103823170B (zh) 一种功率型led集成模块热阻测试新方法
US9753082B2 (en) Inspection method for semiconductor substrate, manufacturing method of semiconductor device and inspection device for semiconductor substrate
Nguyen et al. Estimating current distributions in power semiconductor dies under aging conditions: Bond wire liftoff and aluminum reconstruction
CN109932356A (zh) 一种半导体载流子类型判断及禁带宽度的测量方法
Shih et al. High sensitive and wide detecting range MOS tunneling temperature sensors for on-chip temperature detection
CN1813175A (zh) 用于温度校准的方法和装置
TW465055B (en) Method and apparatus for measurement of temperature parameter of ISFET using amorphous silicon hydride as sensor membrane
JP3924607B2 (ja) 熱電変換材料の評価方法
US9465069B2 (en) Method for the extraction of recombination characteristics at metallized semiconductor surfaces
CN1059054C (zh) 半导体器件
CN1682123A (zh) 焦耳热的特征化的方法及系统
JP3696352B2 (ja) ライフタイム評価用ｔｅｇ
CN1183639A (zh) 半导体元件分离端缺陷评价测试结构和评价方法
CN112687564A (zh) 掺杂半导体的激活率计算方法、装置及电子设备
CN104849308A (zh) 一种半导体器件界面热阻的测试方法
Florea et al. Electro-Thermal Simulation of Power DMOS Devices Operating under Fast Thermal Cycling
Sauveplane et al. Smart 3-D finite-element modeling for the design of ultra-low on-resistance MOSFET
JPH0722548A (ja) 半導体装置
CN118073325A (zh) 绝缘体上硅衬底的电阻检测结构及检测方法
You et al. Effects of soldering voids on junction to case thermal resistance in applying electrical testing method
TW552420B (en) Method for measuring sheet resistance

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee