DE102008022201A1

DE102008022201A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Messen einer lokalen Oberflächentemperatur eines Halbleiterbauelements

Info

Publication number: DE102008022201A1
Application number: DE102008022201A
Authority: DE
Inventors: Rolf-Peter Vollertsen
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2007-05-09
Filing date: 2008-05-06
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2028-05-07
Also published as: US20120276675A1; US9086328B2; DE102008022201B4; US8215830B2; US20100322285A1; US7798703B2; US20080279252A1

Abstract

Eine Vorrichtung (100) und ein Verfahren werden beschrieben, um eine lokale Oberflächentemperatur eines einer Belastung ausgesetzten Halbleiterbauelements (22) zu messen. Die Vorrichtung (100) umfasst ein Substrat (20) und ein Referenz-MOSFET (21). Der Referenz-MOSFET (21) kann eng benachbart zu dem der Belastung ausgesetzten Halbleiterbauelement (22) angeordnet sein. Eine lokale Oberflächentemperatur des der Belastung ausgesetzten Halbleiterbauelements (22) kann unter Verwendung des Referenz-MOSFET (21), welches keiner Belastung ausgesetzt ist, gemessen werden. Die lokale Oberflächentemperatur des der Belastung ausgesetzten Halbleiterbauelements (22) kann als eine Funktion von Drainstromwerten des Referenz-MOSFET (21) bestimmt werden, welche gemessen werden, bevor die Belastung auf das Halbleiterbauelement (22) aufgebracht wird und während das Halbleiterbauelement (22) der Belastung ausgesetzt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen einer Temperatur eines Bauelements und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen einer Temperatur eines Halbleiterbauelements.
Hintergrund
In vielen Situationen ist es wünschenswert, eine lokale Temperatur eines unter Belastung arbeitenden Bauelements genau zu messen. Das sich unter Belastung befindliche Bauelement kann dabei in einer anormalen Weise arbeiten, indem sich beispielsweise sein Drainstrom aufgrund der Belastung (oder auch aufgrund einer vorherigen Überlastung) atypisch verhält.
Einige Verfahren nach dem Stand der Technik zum genauen Messen einer lokalen Temperatur eines sich unter Belastung befindlichen Bauelements umfassen den Einsatz einer Metallleitung, welche in einer höheren Ebene als ein Gate des Halbleiterbauelements, welches sich aufgrund erhöhter Temperaturen oder eines erhöhten Stroms unter Belastung befindet, ausgebildet ist, was aufgrund von unterschiedlichen Temperaturen in den unterschiedlichen Ebenen zu ungenauen Messungen führt. Eine Veränderung der Dicke der Schichten zwischen dem sich unter Belastung befindlichen Bauelement und einem Temperatursensor macht auch eine Kalibrierung schwierig. Eine Kalibrierung erfordert Anpassungen an gefertigte Bauelemente, was nicht praktikabel ist. Auch Dioden und Transistoren sind eingesetzt worden, aber erfordern anspruchsvolle Algorithmen und gut optimierte Korrekturen für eine Berechnung der Temperatur. Anschlüsse solcher Dioden und Transistoren befinden sich in einer bestimmten Tiefe des Halbleitermaterials, wo die Temperatur aufgrund eines steilen Temperaturgradienten tiefer sein kann. Solche Anschlüsse befinden sich nicht an Schnittstellen von Interesse und weisen meist aufgrund der Temperaturgradienten eine andere Temperatur auf. Einige Verfahren erfassen die Temperatur dichter an der Schnittstelle von Interesse, setzen aber mehrere Anschlüsse bzw. Pads für MOS-Gates ein. Solche Gates können als eine Antenne wirken und während des Betriebs Ladung aufzusammeln, wodurch das Bauelement beschädigt werden kann und wodurch es nicht mehr repräsentativ für den Prozess ausgebildet ist.
Während einer Durchführung eines schnellen Tests zur Ermittlung eines Zuverlässigkeitswerts eines Wafers (fWLR, „fast Wafer Level Reliability"), d. h. wenn eine Belastung auf ein Halbleiterbauelement aufgebracht wird, ist eine genaue und preiswerte Art und Weise wünschenswert, um eine lokale Temperatur in der Nähe der Schnittstelle zwischen einem Substrat und einem Arbeitsbereich oder einem Kanal des sich unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelements zu messen.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, um genau und preiswert eine lokale Temperatur eines sich unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelements zu messen.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, 10 oder 28 oder ein Verfahren nach Anspruch 19, 23 oder 27 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Dabei kann eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–9, eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–18 und eine Vorrichtung nach Anspruch 28 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 19–26 ausgestaltet sein.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, um eine Temperatur zu messen. Dabei umfasst die Vorrichtung ein Substrat und einen Referenz-MOSTFET, welcher durch das Substrat und in der Nähe eines Halbleiterbauelements gehalten wird. Die Vorrichtung ist dabei derart ausgestaltet, dass der Strom durch das Referenz-MOSFET die Temperatur des Halbleiterbauelements repräsentiert (d. h. insbesondere über eine lineare Beziehung zwischen dem Strom und der Temperatur kann die Temperatur bei Kenntnis des Stroms ermittelt werden). Dabei befindet sich das Halbleiterbauelement bei der Messung des Stroms (und damit der Temperatur) unter einer Belastung, während das Referenz-MOSFET keiner Belastung ausgesetzt ist.
Da der Strom (insbesondere der Drainstrom) durch das Referenz-MOSFET einfach gemessen werden kann, stellt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine einfache und preiswerte Möglichkeit bereit, um die Temperatur eines einer Belastung ausgesetzten Halbleiterbauelements zu messen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird darüber hinaus eine Vorrichtung zum Messen einer Temperatur bereitgestellt, welche ebenfalls ein Substrat und einen Referenz-MOSEET umfasst. Dabei wird der Referenz-MOSFET durch das Substrat zwischen einem Paar von Halbleiterbauelementen und benachbart zu diesen gehalten, so dass ein Strom (insbesondere der Drainstrom) durch das Referenz-MOSFET, welches keiner Belastung ausgesetzt ist, repräsentativ (über die bereits vorab beschriebene Beziehung zwischen dem Strom und der Temperatur) für eine lokale Oberflächentemperatur der Halbleiterbauelemente, welche einer Belastung ausgesetzt sind, ist, so dass der Strom und damit die Temperatur von der erfindungsgemäßen Vorrichtung messbar ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zum Messen einer Temperatur bereitgestellt. Dabei umfasst dieses Verfahren folgende Schritte:

• Bereitstellen eines Referenz-MOSFET, welches keiner Belastung ausgesetzt ist und über einem Substrat und benachbart zu einem Halbleiterbauelement angeordnet wird.
• Messen eines ersten Drainstromwerts des Referenz-MOSFET.
• Aufbringen einer Belastung auf das Halbleiterbauelement (beispielsweise in Form einer erhöhten Temperatur oder in Form eines erhöhten Stromdurchflusses durch das Halbleiterbauelement).
• Messen eines zweiten Drainstromwertes des Referenz-MOSFET während das Halbleiterbauelement der Belastung ausgesetzt ist.
• Bestimmen einer lokalen Oberflächentemperatur des Referenz-MOSFET als Funktion des ersten und des zweiten Drainstromwertes des Referenz-MOSFET.

Über den ersten und den zweiten Drainstromwert wird wiederum über die vorab beschriebene Beziehung zwischen dem Drainstrom und der Temperatur die lokale Oberflächentemperatur des Referenz-MOSFET bestimmt. Da sich das Referenz-MOSFET erfindungsgemäß in unmittelbarer Nähe des der Belastung ausgesetzten Halbleiterbauelements befindet, entspricht die lokale Oberflächentemperatur des Referenz-MOSFET im Wesentlichen einer lokalen Oberflächentemperatur des Halbleiterbauelements, weshalb das erfindungsgemäße Verfahren eine einfache und preiswerte Methode bereitstellt, um die Temperatur eines einer Belastung ausgesetzten Halbleiterbauelements zu bestimmen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum Messen einer Temperatur bereitgestellt. Dabei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte:

• Ausbilden eines Paares von Heizvorrichtungen, welche durch ein Substrat gehalten werden.
• Ausbilden eines Paares von Halbleiterbauelementen, welche durch das Substrat gehalten werden und zwischen dem Paar der Heizvorrichtungen angeordnet werden.
• Ausbilden eines Referenz-MOSFET innerhalb einer Singulationsritzlinie des Substrats zwischen den beiden Halbleiterbauelementen und eng benachbart zu diesen, so dass das Paar der Halbleiterbauelemente einer Belastung (beispielsweise einer thermischen oder einer elektrischen) ausgesetzt werden kann während das Referenz-MOSFET keiner Belastung ausgesetzt ist.

Dabei wird unter einer Singulationsritzlinie eine Linie verstanden, entlang welcher ein Wafer (oder das Substrat) geritzt bzw. zersägt wird, um den Wafer insbesondere in einzelne Dies bzw. Chips zu unterteilen. Indem der Referenz-MOSFET innerhalb der Singulationsritzlinie angeordnet wird, benötigt er vorteilhafterweise keine produktive Chipfläche, da er dort beispielsweise auf einem Wafer angeordnet wird, wo der Wafer schließlich zerteilt wird, wodurch der Referenz-MOSFET zerstört wird. Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Temperatur demnach insbesondere vor der Zerteilung des Wafers bestimmt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird schließlich ein Bauelement bereitgestellt welches ein Substrat, einen Transistor und einen Referenz-Transistor umfasst. Dabei ist der Transistor in zwei Abschnitte aufgeteilt und wird durch das Substrat gehalten. Der Referenz-Transistor wird ebenfalls durch das Substrat gehalten und ist zwischen und benachbart zu den zwei Abschnitten des Transistors angeordnet. Ein Drainstrom des Referenz-Transistors, welcher keiner Belastung ausgesetzt ist, ist repräsentativ (beispielsweise gemäß der vorab beschriebenen Beziehung zwischen dem Drainstrom und der Temperatur) für die Temperatur des Transistors, welcher einer Belastung ausgesetzt ist.
Indem das erfindungsgemäße Bauelement zur Messung des Drainstroms des Referenz-Transistors ausgestaltet ist, ist das erfindungsgemäße Bauelement demnach auch zur Bestimmung der Temperatur des Referenz-Transistors ausgestaltet, wodurch das erfindungsgemäße Bauelement ebenfalls zur Bestimmung der Temperatur des der Belastung ausgesetzten Transistors ausgestaltet ist, da sich dieser Transistor in unmittelbarer Nähe zu dem Referenz-Transistor befindet, so dass die zu bestimmende Temperatur des Transistors der über den Drainstrom gemessenen Temperatur des Referenz-Transistors entspricht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Einige Ausführungsformen sind beispielhaft und nicht einschränkend in der beigefügten Zeichnung dargestellt.
1 ist eine Perspektivdarstellung einer Vorrichtung zum Messen einer Temperatur eines unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelements gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
2 ist eine Querschnittsdarstellung der Vorrichtung zum Messen der Temperatur des unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelements, welches in 1 dargestellt ist, entlang einer Linie 2-2 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
3 ist eine Querschnittsdarstellung der Vorrichtung zum Messen der Temperatur des unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelements, welches in 1 dargestellt ist, entlang einer Linie 3-3 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
4 ist eine planare Darstellung der Vorrichtung zum Messen der Temperatur des unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelements gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform von oben.
5A ist eine Perspektivdarstellung einer Vorrichtung zum Messen einer Temperatur eines Paares von unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelementen gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.
5B ist eine planare Darstellung einer Vorrichtung zum Messen einer Temperatur eines aufgeteilten unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelements gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform von oben.
6A ist ein Flussplan, welcher ein Verfahren zum Messen einer Temperatur eines unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelements gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform darstellt.
6B ist ein Flussplan, welcher ein Verfahren zum Aufbringen einer Belastung auf ein Halbleiterbauelement gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform darstellt.
7 ist ein Flussplan, welcher ein Verfahren zum Messen einer Temperatur eines Paares von unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelementen gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform darstellt.
8 ist ein Flussplan, welcher ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum Messen einer Temperatur von einem Paar von unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelementen gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform darstellt.
9 ist ein Graph, welcher eine lineare Korrelation zwischen dem linearen Drainstrom (Idl) und der Temperatur eines Referenz-MOSFET darstellt.
Detaillierte Beschreibung
Die folgende detaillierte Beschreibung nimmt Bezug auf die beigefügten Figuren, welche bestimmte Details der Erfindung und Ausführungsformen darstellen. Dabei schließen sich die verschiedenen Ausführungsformen nicht notwendigerweise wechselseitig aus, da einige Ausführungsformen mit einer oder mit mehreren anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, um dadurch neue Ausführungsformen auszubilden.
Die Begriffe "ein" oder "eine" in der folgenden Beschreibung sollen nicht auf eine Anzahl von 1 beschränkt ausgelegt werden. Der Begriff "oder" in der folgenden Beschreibung bedeutet ein nicht ausschließendes oder, so dass "A oder B" "A aber nicht B", "B aber nicht A" und "A und B" umfasst, wenn nichts anderes beschrieben ist.
Die Begriffe "Wafer" und "Substrat" in der folgenden Beschreibung können austauschbar verwendet werden, um allgemein irgendeine Struktur zu bezeichnen, auf welcher integrierte Schaltungen ausgebildet werden, und auch um solche Strukturen während verschiedener Stufen einer Herstellung einer integrierten Schaltung zu beschreiben. Der Begriff "Substrat" wird dabei derart verstanden, dass er einen Halbleiter-Wafer umfasst. Der Begriff "Substrat" wird auch derart verwendet, dass er Halbleiterstrukturen während eines Betriebs beschreibt und andere Schichten umfassen kann, welche darauf ausgebildet worden sind. Sowohl der "Wafer" als auch das "Substrat" umfassen dotierte und nicht dotierte Halbleiter, Epitaxialhalbleiterschichten, welche durch einen Basishalbleiter oder Isolator gehalten werden, wie auch andere Halbleiterstrukturen, welche dem Fachmann gut bekannt sind.
Der Begriff "fWLR" in der folgenden Beschreibung beschreibt einen schnellen Test zur Bestimmung eines Zuverlässigkeitswertes eines Wafers. Der Begriff "MOSFET" in der folgenden Beschreibung beschreibt einen "Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor". Im Vergleich zu einem fWLR dauern WLR-Tests länger und können aufgeheizte Haltevorrichtungen anstelle von lokalen Heizvorrichtungen in Teststrukturen einsetzen.
1 ist eine Perspektivdarstellung einer Vorrichtung 100 zum Messen einer Temperatur eines unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelements 22 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Der Begriff "unter Belastung befindlich" oder "unter Belastung" beschreibt im Allgemeinen verschiedene kritische Belastungen des Bauelements. Der Typ einer Belastung, welcher bei höheren Temperaturen zu schlechteren Ergebnissen führt bzw. die Eigenschaften des Bauelements verschlechtert, wird NBTI („Negative Bias Temperature Instability") genannt. Dieser Belastungstyp ergibt sich im Allgemeinen durch eine erhöhte Temperatur und eine erhöhte Gate-Spannung. Bei einem sich nicht unter Belastung befindlichen Bauelement kann die Gate-Spannung innerhalb gewöhnlicher Betriebsbedingungen gehalten werden.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 100 zum Messen einer Temperatur: ein Substrat 20 und einen Referenz-MOSFET 21. Der Referenz-MOSFET 21 wird durch das Substrat 20 gehalten, so dass ein oder mehrere Abschnitte über, auf oder in dem Substrat 20 und eng benachbart zu einem Halbleiterbauelement 22, welches unter Belastung zu testen ist, angeordnet sind, während sich der Referenz-MOSFET 21 nicht unter einer Belastung befindet. Der Referenz-MOSFET 21 ist im Allgemeinen dann eng benachbart angeordnet, wenn der Referenz-MOSFET 21 nah genug an dem Halbleiterbauelement 22 angeordnet ist, so dass die lokale Oberflächentemperatur des Referenz-MOSFET 21 im Wesentlichen dieselbe wie die lokale Oberflächentemperatur des unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelements 22 ist. Auswirkungen von Temperaturgradienten über dem Substrat 20 sind umso kleiner, je kleiner die Abmessungen sind. Ein möglicherweise geringerer als optimaler Temperaturausgleich, welcher aber dennoch innerhalb eines akzeptablen Toleranzbereiches liegt, wird erzielt, wenn der Referenz-MOSFET 21 benachbart oder in der Nähe des unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelements 22 angeordnet ist.
Die lokale Oberflächentemperatur des sich unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelements 22 kann unter Einsatz des nicht unter Belastung befindlichen Referenz-MOSFET 21 gemessen werden. Die Belastung kann eine thermische Belastung oder eine elektrische Belastung sein, welche durch einen Temperaturanstieg weiter gesteigert werden kann, um ein Auftreten eines anormalen Verhaltens (des Bauelements 22) hervorgerufen durch eine hohe Spannung zu vermeiden.
Bei einigen Ausführungsformen wird die lokale Oberflächentemperatur des sich unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelements 22 als eine Funktion eines Drainstroms I₁ bzw. I₂ des Referenz-MOSFET 21 gemessen, bevor die Belastung auf das Halbleiterbauelement 22 aufgebracht wird bzw. während sich das Halbleiterbauelement 22 unter der Belastung befindet. Ein Beispiel für eine lineare Relation zwischen dem linearen Drainstrom (Idl) und der Temperatur ist in 9 dargestellt und kann verwendet werden, um die lokale Oberflächentemperatur des Referenz-MOSFET 21 zu berechnen. Bei einigen Ausführungsformen besteht die Relation zwischen dem Drainstrom und der Temperatur aus einer Funktion, welche nicht linear ist, so dass es dann notwendig ist, die Abweichung von einer linearen Relation zu erfassen. Eine solche Abweichung kann während des Kalibrierungsverfahrens für neue Technologien oder neue Bauelemente erfasst werden, indem der Drainstrom der Messvorrichtung für verschiedene Temperaturen der Haltevorrichtung (für den Wafer) bzw. des „Chuck" gemessen wird, was eine gleichmäßige bekannte Temperatur über dem Wafer sichergestellt.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung 100 mindestens eine Heizvorrichtung 23 (in 1 sind z. B. zwei Heizvorrichtungen 23 dargestellt), welche über dem Substrat 20 und benachbart zu dem Halbleiterbauelement 22 angeordnet ist. Die Heizvorrichtung 23 kann eingesetzt werden, um die Temperatur des unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelements 22 zu erhöhen, was wiederum die Belastung erhöht. Bei einer Ausführungsform bestehen die Heizvorrichtungen 23 aus Heizstreifen entlang beider Seiten des Bauelements, wobei die Heizvorrichtungen länger als das Bauelement sind, um eine Temperatur mit einem vernachlässigbaren Gradienten zu erzeugen. Ein Temperaturplateau in dem Bauelementbereich kann mit lateralen Gradienten außerhalb der Bauelemente ausgebildet werden. Bei einer Ausführungsform ist die Referenz-Vorrichtung 21 thermisch denselben Bedingungen ausgesetzt, wie das Bauelement 22, welches der Belastung auszusetzen ist. Bei weiteren Ausführungsformen können mehrere Heizvorrichtungsstreifen, wie z. B. im Wesentlichen parallele Streifen, eingesetzt werden. Die Heizvorrichtung 23 kann aus Polysilicium ausgebildet sein. Die Heizvorrichtung 23 kann auch aus einem Metall mit einem hohen Widerstand oder aus verschiedenen Diffusionen oder aus irgendeinem anderen Typ einer Struktur ausgebildet sein, welche eingesetzt werden kann, um Hitze zu erzeugen.
Bei einigen Ausführungsformen ist die Breite des Referenz-MOSFET 21 kleiner als die Breite des Halbleiterbauelements 22, welches der Belastung auszusetzen ist. Bei einer Ausführungsform sind Vorrichtungen, welche für Untersuchungen der Zuverlässigkeit eingesetzt werden, frisch (noch unbenutzt) und keiner Belastung ausgesetzt im Gegensatz zu den Vorrichtungen, welche der Belastung auszusetzen sind. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Referenz-MOSFET 21 einer vorherigen Belastung ausgesetzt sein, wobei aber eine solche vorherige Belastung eine Abhängigkeit zwischen dem Drainstrom und der Temperatur nicht negativ beeinflusst. Der Referenz-MOSFET 21 wird während eines Belastungstests insbesondere keiner Belastung ausgesetzt, was gewöhnlicherweise bewerkstelligt wird, indem die Vorspannung nicht über eine Einsatzspannung angehoben wird. Wenn der Referenz-MOSFET 21 während des Belastungstests ähnlich wie das Bauelement 22 einer Belastung auszusetzen ist, kann sich der Strom durch der Referenz-MOSFET 21 aufgrund einer solchen Belastung verändern, wobei diese Veränderung der Temperaturauswirkung auf den Strom ähnlich ist. Daher kann nach einer gewissen Zeit unter Belastung eine falsche Temperatur bestimmt werden. Die gemessene Temperatur kann eingesetzt werden, um die Heizvorrichtung zu steuern. Eine falsche Messung führt zu Temperaturänderungen und die gesamte Vorrichtung driftet ungesteuert umher, wobei entweder die Belastung selbst verstärkt wird oder abnimmt.
Bei einigen Ausführungsformen wird die Gate-Vorspannung des Referenz-MOSFET 21 während einer Temperaturmessung niedrig gehalten, damit kein Zustand unter Belastung erreicht wird. Die Bauelemente 21 und 22 können unterschiedliche Oxiddicken oder unterschiedliche Bauelementabmessungen aufweisen. Dabei kann ein erstes Bauelement zur Messung eingesetzt werden, während ein zweites Bauelement einer Belastung ausgesetzt wird, wobei anschließend das zweite Bauelement zur Messung eingesetzt wird, während das erste Bauelement der Belastung ausgesetzt wird. Wiederum kann das Bauelement, welches zum Messen eingesetzt wird, vorher einer Belastung ausgesetzt werden, wobei es aber während des Tests keiner Belastung ausgesetzt sein sollte, indem der Vorstrom z. B. gering gehalten wird.
2 ist eine Querschnittsdarstellung der Vorrichtung 100 zum Messen der Temperatur des sich unter der Belastung befindlichen Halbleiterbauelements 22, welches in 1 dargestellt ist, entlang einer Linie 2-2 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform ist der Referenz-MOSFET 21 ein planarer MOSFET, welcher eine Source 11, ein Drain 12 und ein Gate 13 umfasst. Die Source 11 und das Drain 12 sind zwei stark dotierte Bereiche desselben Typs (z. B. vom N-Typ, was durch N+ markiert ist), welche innerhalb eines Bereichs 14 ausgebildet und durch diesen getrennt sind. Der Bereich 14 ist ein dotierter Bereich eines entgegengesetzten Typs (z. B. P-Typ), welcher in dem Substrat 20 ausgebildet ist. Das Substrat 20 kann aus einem Halbleitermaterial ausgebildet sein, welches zum Beispiel aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche Silicium, Germanium und ein Gemisch aus Silicium und Germanium (SiGe) umfasst. Ein Kanal 15 kann zwischen der Source 11 und dem Drain 12 des Referenz-MOSFET 21 ausgebildet sein. Eine dünne Isolationschicht 16 ist oberhalb des Kanals 15 angeordnet. Die dünne Isolationsschicht 16 ist sehr dünn, zum Beispiel 2 nm. Andere Dicken, wie z. B. 10 nm, sind aber auch möglich. Eine dünnere Schicht ist im Allgemeinen gegenüber einer thermisch verstärkten elektrischen Belastung empfindlicher. Die dünne Isolationsschicht 16 kann aus Siliciumdioxid (SiO₂) oder einem anderen geeigneten Isolationsmaterial ausgebildet sein. Das Gate 13 ist über der dünnen Isolationsschicht 16 ausgebildet. Eine Isolationsschicht 17 ist ausgebildet, um den Raum zwischen dem Substrat 20, der Source 11, dem Drain 12, dem Gate 13 und den Heizvorrichtungen 23 auszufüllen. Dabei kann Polysilicium, welches für die Heizvorrichtungen 23 eingesetzt wird, auf derselben Ebene angeordnet sein, wie derjenigen Ebene, in welcher sich das Gate befindet. Die Heizvorrichtungen 23 sind im Allgemeinen, z. B. durch eine Oxidschicht oder durch ein anderes Isolationsmaterial 24, von dem Substrat isoliert. Die Isolationsschicht 17 kann aus Borophosphosilikatglas (BPSG) oder einem anderen geeigneten Isolationsmaterial ausgebildet sein. Bei einigen Ausführungsformen sind ein Source-Kontakt K11, ein Drain-Kontakt K12 bzw. ein Gate-Kontakt K13 durch die Isolationsschicht 17 ausgebildet, um die Source 11, das Drain 12 und das Gate 13 des Referenz-MOSFET 21 mit externen Schaltungen elektrisch zu koppeln.
Bei einigen Ausführungsformen ist der Referenz-MOSFET 21 ein vertikaler MOSFET oder ein FinFET oder irgendeine andere nicht planare Struktur.
3 ist eine Querschnittsdarstellung der Vorrichtung 100 zum Messen einer Temperatur des unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelements 22, welches in 1 dargestellt ist, entlang einer Linie 3-3 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform ist das Halbleiterbauelement 22, welches einer Belastung auszusetzen ist, ein MOSFET, welcher eine ähnliche Struktur wie der Referenz-MOSFET 21 aufweist. Das Halbleiterbauelement 22 umfasst eine Source 11', ein Drain 12' und ein Gate 13', welche in einem Bereich 14' ausgebildet und durch diesen getrennt sind. Der Bereich 14' ist ein dotierter Bereich eines im Vergleich zur Source und zum Drain entgegengesetzt dotierten Typs (z. B. P-Typ), welcher in dem Substrat 20 ausgebildet ist. Ein Kanal 15' kann zwischen der Source 11' und dem Drain 12' des Halbleiterbauelements 22 ausgebildet sein. Eine dünne Isolationsschicht 16' ist über dem Kanal 15' angeordnet. Die dünne Isolationsschicht 16' kann aus Siliciumdioxid (SiO₂) oder irgendeinem anderen geeigneten Isolationsmaterial ausgebildet sein. Das Gate 13' ist über der dünnen Isolationsschicht 16' ausgebildet. Eine Isolationsschicht 17 ist ausgebildet, um den Raum zwischen dem Substrat 20, der Source 11', dem Drain 12', dem Gate 13' und den Heizvorrichtungen 23 auszufüllen. Die Isolationsschicht 17 kann aus Borophosphosilikatglas (BPSG) oder einem anderen geeigneten Isolationsmaterial ausgebildet sein. Bei einigen Ausführungsformen sind ein Source-Kontakt K11', ein Drain-Kontakt K12' und ein Gate-Kontakt K13' durch die Isolationsschicht 17 ausgebildet, um die Source 11', das Drain 12' und das Gate 13' des Halbleiterbauelements 22 mit externen Schaltungen elektrisch zu koppeln.
Mit Bezug auf 2 und 3 entspricht, da der Referenz-MOSFET 21 nah genug an dem Halbleiterbauelement 22 angeordnet ist, die lokale Oberflächentemperatur an der Schnittstelle zwischen der dünnen Isolationsschicht 16 und dem Kanal 15 des keiner Belastung ausgesetzten Referenz-MOSFET 21 im Wesentlichen der lokalen Oberflächentemperatur an der Schnittstelle zwischen der dünnen Isolationsschicht 16' und dem Kanal 15' des unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelements 22. Daher kann die lokale Oberflächentemperaturen zwischen der dünnen Isolationsschicht 16' und dem Kanal 15' des einer Belastung ausgesetzten Halbleiterbauelements 22 unter Einsatz des keiner Belastung ausgesetzten Referenz-MOSFET 21 gemessen werden.
Obwohl das Halbleiterbauelement 22, welches einer Belastung auszusetzen ist, in 1 und 3 als ein MOSFET dargestellt ist, ist das Halbleiterbauelement 22, welches einer Belastung auszusetzen ist, nicht auf ein MOSFET beschränkt, sondern kann irgendein anderer Typ eines Halbleiterbauelements sein. Zum Beispiel kann das Halbleiterbauelement 22, welches einer Belastung auszusetzen ist, eine Diode, ein Bipolartransistor, ein Darlington-Transistor oder ein FinFET (mittels mindestens einer Finne ausgebildeter Feldeffekttransistor) sein. Bei bipolaren Bauelementen wird eine Grenzfläche oder ein Anschluss für die Messung der Temperatur eingesetzt.
4 ist eine planare Darstellung der Vorrichtung 100 zum Messen der Temperatur des unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelements 22 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform von oben.
Das Halbleiterbauelement 22, welches einer Belastung auszusetzen ist, ist ein MOSFET, und das Halbleiterbauelement 22 und der Referenz-MOSFET 21 haben getrennte Verbindungen zu externen Schaltungen.
Bei einigen Ausführungsformen nutzen das Halbleiterbauelement 22, welches der Belastung auszusetzen ist, und der Referenz-MOSFET 21 die Source-Elektrode gemeinsam. Zum Beispiel indem der Source-Kontakt K11' des Halbleiterbauelements 22, welches der Belastung auszusetzen ist, elektrisch mit dem Source-Kontakt K11 des Referenz-MOSFET 22 gekoppelt ist.
Dabei kann während eines Tests eine Spannung Vg, welche an das Gate 13 des Referenz-MOSFET 21 angelegt wird, einer Spannung Vd entsprechen, welche an den Drain 12 des Referenz-MOSFET 21 angelegt wird, so dass die Messung des Drainstroms des Referenz-MOSFET unter einer Bedingung Vg = Vd ausgeführt werden kann.
Bei einigen Ausführungsformen ist die Breite des Referenz-MOSFET 21 kleiner als die Breite des Halbleiterbauelements 22, welches der Belastung auszusetzen ist. Bei einigen Ausführungsformen ist die Vorrichtung 100 auf einer Singulationsritzlinie (Ritzlinie bzw. Trennlinie zur Singulation bzw. Vereinzelung) des Substrats angeordnet, was in den Figuren nicht dargestellt ist. Daher kann das Halbleiterbauelement 22 solange getestet werden, bis der Referenz-MOSFET 21 nicht vollständig entfernt ist. Diese erfindungsgemäße Anordnung kann den Flächenverbrauch des Produktbereiches des Substrats 20 verringern, da die Vorrichtung 100 keine produktive Fläche einnimmt.
5A ist eine Perspektivdarstellung einer Vorrichtung 200 zum Messen einer Temperatur eines Paares von unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelementen 22 und 24 gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform. Das Paar der einer Belastung auszusetzenden Halbleiterbauelemente 22 und 24 können zu demselben Bauelement gehören oder können ein Bauelement ausbilden, welches in zwei Teile geteilt ist, wie z. B. ein einzelner Transistor.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 200 zum Messen der Temperatur: ein Substrat 20 und ein Referenz-MOSFET 21, welches bei einer gewöhnlichen Betriebsspannung arbeitet. Bei einer Ausführungsform sind Bauelemente, welche bei der Zuverlässigkeitsuntersuchung eingesetzt werden, unbenutzt und, im Gegensatz zu den einer Belastung auszusetzenden Bauelementen, keiner Belastung ausgesetzt. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Referenz-MOSFET 21 einer vorherigen Belastung ausgesetzt werden, wobei aber eine solche vorherige Belastung keinen negativen Einfluss auf die Abhängigkeit zwischen dem Drainstrom und der Temperatur aufweisen sollte. Der Referenz-MOSFET 21 bleibt bei einer Ausführungsform während des Belastungstests unbelastet, was gewöhnlicherweise bewerkstelligt wird, indem die Vorspannung nicht über eine Betriebsspannung erhöht wird. Wenn der Referenz-MOSFET 21 während des Belastungstests wie die Bauelemente 22 oder 24 einer Belastung auszusetzen ist, kann dies den Strom durch der Referenz-MOSFET 21 aufgrund einer solchen Belastung verändern und diese Veränderung ist dem Einfluss einer Temperatur auf den Strom ähnlich. Daher kann nach einiger Zeit mit Belastung eine falsche Temperatur bestimmt werden. Die gemessene Temperatur kann eingesetzt werden, um die Heizvorrichtung zu steuern. Eine falsche Messung führt zu Temperaturänderungen und die gesamte Vorrichtung driftet ungesteuert umher, wobei die Belastung entweder selbst verstärkt wird oder abgemildert wird. Bei einigen Ausführungsformen wird die Gate-Vorspannung des Referenz-MOSFET 21 während der Temperaturmessung niedrig gehalten, damit der Referenz-MOSFET 21 keinen belasteten Zustand aufweist.
Der Referenz-MOSFET 21 wird durch das Substrat 20 gehalten, wobei er z. B. über dem Substrat, zwischen und eng benachbart zu dem Paar der Halbleiterbauelemente 22 und 24, welche einer Belastung auszusetzen sind, angeordnet ist. Der Referenz-MOSFET 21 ist nah genug an dem Paar der Halbleiterbauelemente 22 und 24 angeordnet, so dass die lokale Oberflächentemperatur des Referenz-MOSFET 21 im Wesentlichen dieselbe wie die lokale Oberflächentemperatur des Paars der Halbleiterbauelemente 22 und 24, welche einer Belastung auszusetzen sind, ist. Daher kann die lokale Oberflächentemperatur des Paares der unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelemente 22 und 24 gemessen werden, indem der keiner Belastung ausgesetzte Referenz-MOSFET 21 verwendet wird. Dabei kann die Belastung eine thermische Belastung oder eine thermisch verstärkte elektrische Belastung sein. Eine im Wesentlichen lineare Relation zwischen dem linearen Drainstrom (Idl) und der Temperatur ist in 9 dargestellt. Diese Relation kann verwendet werden, um die lokale Oberflächentemperatur des Referenz-MOSFET 21 zu berechnen.
5B ist eine planare Darstellung einer Vorrichtung zum Messen einer Temperatur eines getrennt angeordneten und unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelements gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform von oben. Ein Paar von Heizvorrichtungen sind mit 505 gekennzeichnet. Ein Referenz-Bauelement 510 ist zwischen einem getrennt angeordneten und unter Belastung befindlichen Bauelement, welches mit 515 und 520 gekennzeichnet ist, angeordnet und wird keiner Belastung ausgesetzt. Das einer Belastung auszusetzende Bauelement 515 und 520 weist geteilte Gates 525, welche jeweils mit einem gemeinsamen Pad gekoppelt sind, und geteilte Drains 530 auf, welche über Leiter mit Kontakten zu den Schichten des Bauelements mit einem gemeinsamen Pad gekoppelt sind, was durch Kreise dargestellt ist. Eine Source 535 kann von den Bauelementen gemeinsam genutzt werden und kann ebenfalls über ein Pad versorgt werden. Ein Drain 540 des Referenz-Transistors 510 ist wie ein Gate 545 des Referenz-Transistors 510 mit einem separaten Pad gekoppelt, wodurch der Transistor 510 in einer Betriebsart ohne Belastung betrieben werden kann, wobei eine Drainstrommessung möglich ist, welche durchgeführt wird, um die Temperatur gemäß dem Graph der 9 zu ermitteln. Pads sind gewöhnlicherweise viel größer als die Bauelemente und benötigen große Flächen des Substrats. Ein gemeinsames Nutzen von Pads kann die benötigte Fläche verringern. Bei einer Ausführungsform kann der Source-Pad gemeinsam mit dem Bauelement, welches einer Belastung auszusetzen ist, genutzt werden. Bei einer anderen Ausführungsform können ein gemeinsamer Gate- und Drain-Pad (für die Messbedingung Vg = Vd) anstelle von zwei getrennten Pads eingesetzt werden. Wie bei der 5A misst der Referenz-Transistor 510 eine Temperatur, welche näherungsweise dieselbe wie diejenige von jedem Teil des unter Belastung befindlichen Bauelements 515 und 520 ist.
In 5B sind die Heizvorrichtungen 505 mit breiten Leitungen 1 verbunden. Die geteilten Sources des Bauelements 515, 520 sind zusammen mit der Source des Referenz-Bauelements 510 mit derselben Leitung 3 verbunden. Dagegen sind die geteilten Gates 525 des Bauelements 515, 520 über eine Leitung 4 verbunden, wobei das Gate 545 des Referenz-Bauelements über eine andere Leitung 6 angeschlossen ist. In ähnlicher Weise sind die geteilten Drains 530 des Bauelements 515, 520 über dieselbe Leitung 5 gekoppelt, während das Drain 540 des Referenz-Bauelements 510 über eine andere Leitung 7 angeschlossen ist.
6A ist ein Flussplan, welcher ein Verfahren 600 zum Messen der Temperatur eines unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelements 22, wie es in 1 dargestellt ist, gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform darstellt.
Bei 601 wird ein nicht unter Belastung stehendes Referenz-MOSFET 21 bereitgestellt. Bei einigen Ausführungsformen wird der Referenz-MOSFET 21 über einem Substrat 20 und eng benachbart zu einem Halbleiterbauelement 22 angeordnet.
Bei 602 wird ein erster Drainstromwert I1 des Referenz-MOSFET gemessen, um eine initiale Messung bereitzustellen.
Bei 603 wird eine Belastung, wie z. B. eine thermisch verstärkte elektrische Belastung, auf das Halbleiterbauelement 22 aufgebracht.
Bei 604 wird ein zweiter Drainstromwert I2 des unter der Belastung befindlichen Referenz-MOSFET 21 gemessen.
Bei 605 wird eine lokale Oberflächentemperatur des Referenz-MOSFET 21 als eine Funktion des ersten Drainstromwerts I1 und des zweiten Drainstromwerts I2 des Referenz-MOSFET bestimmt.
6B ist ein Flussplan eines Verfahrens zum Aufbringen einer thermisch verstärkten elektrischen Belastung. Bei einer Ausführungsform wird die Temperatur bei 620 erhöht, indem die Heizvorrichtung 23 durch wiederholte Temperaturmessungen gesteuert wird und diese Messungen bei 625 bewertet werden, um die Heizleistung zu erhöhen, um eine erwünschte Zieltemperatur zu erreichen. Wenn die Zieltemperatur erreicht ist, wird das Referenz-Bauelement eingesetzt, um die Temperatur konstant zu halten, oder das Referenz-Bauelement wird nicht länger eingesetzt und die Temperatur wird einfach dadurch konstant gehalten, indem die zugeführte Leistung konstant gehalten wird (dies ist nicht genauso exakt, wie wenn die Messungen mit dem Referenz-Bauelement fortgesetzt werden). Bei einer Ausführungsform wird bei 630 mit der elektrischen Belastung begonnen, wenn die Temperatur einmal stabil ist. Nach einer Zeitspanne, welche für die entsprechende Belastung definiert ist, wird die elektrische Belastung beendet und eine Referenztemperaturmessung kann bei 640 durchgeführt werden, wenn die Temperatur durch eine konstant zugeführte Leistung konstant gehalten wird. In anderen Fällen wird die Heizvorrichtung abgeschaltet, bevor die elektrische Belastung beendet wird (in solchen Fällen wird bei der Betriebsart mit einer konstant zugeführten Leistung keine letzte Referenztemperaturmessung durchgeführt).
7 ist ein Flussplan, welcher ein Verfahren 700 einer Messung einer Temperatur eines Paares von unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelementen 22 und 24, wie sie in 5 dargestellt sind, gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform darstellt.
Bei 701 wird ein nicht unter Belastung stehender Referenz-MOSFET 21 bereitgestellt. Bei einigen Ausführungsformen ist der Referenz-MOSFET 21 über einem Substrat 20 und zwischen oder eng benachbart zu dem Paar der Halbleiterbauelemente 22 und 24 angeordnet.
Bei 702 wird ein erster Drainstromwert I₁ des Referenz-MOSFET 21 gemessen.
Bei 703 wird eine Belastung auf das Paar der Halbleiterbauelemente 22 und 24 aufgebracht.
Bei 704 wird während der Belastung ein zweiter Drainstromwert I₂ des Referenz-MOSFET 21 gemessen.
Bei 705 wird eine lokale Oberflächentemperatur des Referenz-MOSFET 21 als eine Funktion des ersten Drainstromwerts I₁ und des zweiten Drainstromwerts I₂ des Referenz-MOSFET bestimmt.
Die Belastung kann auch in derselben Weise, wie es in 6B dargestellt ist, aufgebracht werden, und die Temperaturen können in dieser Weise gemessen werden.
8 ist ein Flussplan, welcher ein Verfahren 800 zur Herstellung einer Vorrichtung zum Messen einer Temperatur eines Paares von unter Belastung befindlichen Halbleiterbauelementen, welche in 5 dargestellt sind, gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform darstellt.
Bei 801 werden ein Paar Heizelemente 23 über einem Substrat 20 angeordnet. Bei einer Ausführungsform werden sie gleichzeitig mit Gate-Elektroden der Bauelemente 22 und 24 ausgebildet.
Bei 802 wird das Paar der Halbleiterbauelemente 22 und 24 über dem Substrat 20 und zwischen dem Paar Heizelemente 23 angeordnet.
Bei 803 werden ein Referenz-MOSFET 21 wie auch die Bauelemente 22 und 24 in einer Singulationsritzlinie (in 5 nicht dargestellt) des Substrats 20 angeordnet. Der MOSFET 21 kann zwischen und eng benachbart zu dem Paar der Halbleiterbauelemente 22 und 24 ausgebildet werden. Die gesamte Struktur kann sich entweder in der Ritzlinie oder in einem Testabschnitt eines Chips befinden.

Claims

Vorrichtung zum Messen einer Temperatur, umfassend: ein Substrat (20), und einen Referenz-MOSFET (21; 510), welcher durch das Substrat (20) und benachbart zu einem Halbleiterbauelement (22; 23; 24; 515; 520) gehalten ist, so dass ein Strom durch den Referenz-MOSFET (21; 510) eine Temperatur des Halbleiterbauelements (22; 24; 515; 520) repräsentiert, wenn das Halbleiterbauelement (22; 24; 515; 520) einer Belastung und wenn der Referenz-MOSFET (21; 510) keiner Belastung ausgesetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Oberflächentemperatur des der Belastung ausgesetzten Halbleiterbauelements (22; 24; 515; 520) als eine Funktion von Drainstromwerten des Referenz-MOSFET (21; 510) bestimmt wird, welche vor einem Aufbringen der Belastung auf das Halbleiterbauelement (22; 24; 515; 520) und während das Halbleiterbauelement (22; 24; 515; 520) der Belastung ausgesetzt ist, gemessen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung eine thermische Belastung ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung eine elektrische Belastung ist, welche thermisch verstärkt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100; 200) darüber hinaus mindestens eine Heizvorrichtung (23; 505) umfasst, welche über dem Substrat (20) und benachbart zu dem Halbleiterbauelement (22; 24; 515; 520) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Heizvorrichtung (23; 505) aus Polysilicium, einem Metall mit einem hohen Widerstandwert oder aus Diffusion ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das der Belastung ausgesetzte Halbleiterbauelement (22; 24; 515; 520) ein MOSFET ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das der Belastung ausgesetzte Halbleiterbauelement (515; 520) eine Source-Elektrode gemeinsam mit dem Referenz-MOSFET (510) nutzt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenz-MOSFET (21; 510) auf einer Singulationsritzlinie des Substrats (20) angeordnet ist.
Vorrichtung zum Messen einer Temperatur, umfassend: ein Substrat (20); und einen Referenz-MOSFET (21; 510), welcher durch das Substrat (20) gehalten zwischen und benachbart zu einem Paar von Halbleiterbauelementen (22, 24; 515, 520) gehalten ist, so dass ein Strom durch den Referenz-MOSFET (21; 510), welcher keiner Belastung ausgesetzt ist, für eine lokale Oberflächentemperatur von jedem Halbleiterbauelement (22; 24; 515; 520) des Paares der Halbleiterbauelemente (22, 24; 515, 520) repräsentativ ist, wenn diese einer Belastung ausgesetzt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Oberflächentemperatur von jedem Halbleiterbauelement (22; 24; 515; 520) des Paares der Halbleiterbauelemente (22, 24; 515, 520), welche der Belastung ausgesetzt sind, als eine Funktion von Drainstromwerten des Referenz-MOSFET (21; 510) bestimmt wird, welche vor einem Aufbringen der Belastung auf das Paar der Halbleiterbauelemente (22, 24; 515, 520) und während das Paar der Halbleiterbauelemente (22, 24; 515, 520) der Belastung ausgesetzt ist, gemessen werden.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung eine thermische Belastung ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–12, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung eine thermisch verstärkte elektrische Belastung ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (200) darüber hinaus mindestens eine Heizvorrichtung (23; 505) umfasst, welche über dem Substrat (20) und benachbart zu dem Paar der der Belastung ausgesetzten Halbleiterbauelemente (22, 24; 515, 520) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Heizvorrichtung (23; 505) aus Polysilicium oder einem anderen Material ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–15, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Halbleiterbauelement (22; 24; 515; 520) des Paares der der Belastung ausgesetzten Halbleiterbauelemente (22, 24; 515, 520) ein MOSFET ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–16, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Halbleiterbauelement (515; 520) des Paares der der Belastung ausgesetzten Halbleiterbauelemente (515, 520) eine Source-Elektrode mit dem Referenz-MOSFET (510) gemeinsam nutzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–17, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenz-MOSFET (21; 510) und die Halbleiterbauelemente (22, 24; 515, 520) auf einer Singulationsritzlinie des Substrats (20) angeordnet sind.
Verfahren zum Messen einer Temperatur, umfassend: Bereitstellen eines keiner Belastung ausgesetzten Referenz-MOSFET (21; 510), welcher über einem Substrat (20) und benachbart zu einem Halbleiterbauelement (22; 24; 515; 520) angeordnet wird, Messen eines ersten Drainstromwertes des Referenz-MOSFET (21; 510), Aufbringen einer Belastung auf das Halbleiterbauelement (22; 24; 515; 520), Messen eines zweiten Drainstromwerts des Referenz-MOSFET (21; 510) während das Halbleiterbauelement (22; 24; 515; 520) der Belastung ausgesetzt ist, und Bestimmen einer lokalen Oberflächentemperatur des Referenz-MOSFET (21; 510) als eine Funktion des ersten und des zweiten Drainstromwerts des Referenz-MOSFET (21; 510).
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung eine thermische Belastung ist.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung eine thermisch verstärkte elektrische Belastung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19–21, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Belastung auf das Halbleiterbauelement (22; 24; 515; 520) umfasst: Erhöhen einer Temperatur auf eine erwünschte Temperatur, und Aufbringen einer elektrischen Belastung bei der erwünschten Temperatur.
Verfahren zum Messen einer Temperatur, umfassend: Bereitstellen eines keiner Belastung ausgesetzten Referenz-MOSFET (21; 510), welcher über einem Substrat (20) und zwischen und benachbart zu einem Paar von Halbleiterbauelementen (22, 24; 515, 520) angeordnet wird, Messen eines ersten Drainstromwerts des Referenz-MOSFET (21; 510), Aufbringen einer Belastung auf das Paar der Halbleiterbauelemente (22, 24; 515, 520), Messen eines zweiten Drainstromwerts des Referenz-MOSFET (21; 510) während das Paar der Halbleiterbauelemente (22, 24; 515, 520) der Belastung ausgesetzt ist, und Bestimmen einer lokalen Oberflächentemperatur des Referenz-MOSFET (21; 510), welches keiner Belastung ausgesetzt ist, als eine Funktion des ersten und des zweiten Drainstromwerts des Referenz-MOSFET (21; 510).
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung eine thermische Belastung ist.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung eine thermisch verstärkte elektrische Belastung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23–25, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Belastung auf die Halbleiterbauelemente (22, 24; 515, 520) umfasst: Erhöhen einer Temperatur auf eine erwünschte Temperatur, und Aufbringen einer elektrischen Belastung bei der erwünschten Temperatur.
Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum Messen einer Temperatur, wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden eines Paares von Heizvorrichtungen (23; 505), welche durch ein Substrat (20) gehalten werden, Ausbilden eines Paares von Halbleiterbauelementen (22, 24; 515, 520), welche durch das Substrat (20) zwischen dem Paar der Heizvorrichtungen (23; 505) gehalten werden, und Ausbilden eines Referenz-MOSFET (21; 510) innerhalb einer Singulationsritzlinie des Substrats (20) zwischen und benachbart zu dem Paar der Halbleiterbauelemente (22, 24; 515, 520), so dass das Paar der Halbleiterbauelemente (22, 24; 515, 520) einer Belastung ausgesetzt wird während der Referenz-MOSFET (21; 510) keiner Belastung ausgesetzt ist.
Vorrichtung umfassend: ein Substrat (20), einen Transistor (515, 520), welcher in zwei Abschnitte geteilt und durch das Substrat gehalten (20) ist, und einen Referenz-Transistor (510), welcher durch das Substrat (20) zwischen und benachbart zu den zwei Abschnitten des geteilten Transistors (515, 520) gehalten ist, wobei ein Drainstrom des Referenz-Transistors (510) für die Temperatur des Transistors (515, 520) repräsentativ ist, wenn dieser einer Belastung ausgesetzt ist, während der Referenz-Transistor (510) keiner Belastung ausgesetzt ist.