专利名称：确定场效应管老化条件的方法、场效应管老化方法及场效应管筛选方法
技术领域：
本发明涉及器件可靠性技术领域，特别是涉及一种确定场效应管老化条件的方法、场效应管老化方法及场效应管筛选方法。
背景技术：
在封装以后要进行老化处理，目的有二 一方面器件经过一定条件的老化后，实现对器件特性参数的稳定，另一方面通过剔除早期失效或者存在失效隐患的器件，实现器件的可靠性筛选。 通常器件的老化方法采用的是稳态功率老化方式，即器件在一定的老化台温度条件下，在较长的时间内对场效应管连续施加一定的直流功率，通过电、热综合作用来加速器件内部各种物理和化学过程，促使器件内部各种潜在缺陷及早暴露，从而达到剔除早期失效器件的目的。其中，老化台温度和为器件施加的直流功率是场效应管的老化条件。在环境温度稳定的情况下,输入直流功率的大小将直接影响老化处理的效果。输入直流功率过大，场效应管的峰值结温将超过最高允许结温，可能导致器件烧毁，使老化失败。如果输入直流功率过小，场效应管的峰值结温将远小于最高允许结温，器件可能无法达到有效的老化效果，难以实现器件的有效筛选。也就是说，现有的场效应管老化方法无法很好的确定老化条件，导致器件无法进行有效的老化。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种确定场效应管老化条件的方法、一种场效应管老化方法及一种场效应管筛选方法，以实现场效应管的高效老化和有效筛选，技术方案如下一种确定场效应管老化条件的方法，包括在预设老化台温度下，为场效应管输入预设的漏端电压；改变场效应管的栅压；检测在不同栅压下，该场效应管的直流功率以及该直流功率下场效应管的峰值结温，获得多组相对应的老化台温度、直流功率值和峰值结温；根据所述多组相对应的老化台温度、直流功率值和峰值结温，获得该场效应管老化台温度、直流功率和峰值结温之间的关系方程式；根据该场效应管的最高允许结温，使用所述关系方程式确定该场效应管最高允许结温所对应的老化台温度和直流功率值。优选的，所述场效应管为氮化镓基高电子迁移率晶体管。优选的，所述在预设老化台温度下，为场效应管输入预设的漏端电压具体为在预设老化台温度下，使用带有抑制振荡电路的供电模块为场效应管输入预设的漏端电压。优选的，所述改变场效应管的栅压具体为使用带有抑制振荡电路的供电模块改变场效应管的栅压。优选的，检测该场效应管峰值结温的方法为使用显微红外测量器件检测该场效应管的峰值结温。优选的，所述根据所述多组相对应的老化台温度、直流功率值和峰值结温，获得该场效应管老化台温度、直流功率和峰值结温之间的关系方程式，具体为根据所述多组相应对的老化台温度、直流功率值和峰值结温，使用Origin的数学分析软件计算获得该场效应管老化台温度、直流功率与峰值结温之间的关系方程式。本发明还提供了一种场效应管老化方法，包括使用权利要求I的确定场效应管老化条件的方法确定需要老化场效应管所对应的老化台温度和直流功率值；在所述老化台温度下，为该场效应管输入漏端电压并调整所述场效应管的栅压使 该场效应管的直流功率为所述直流功率值；在预设时间段内，对所述场效应管持续老化。优选的，所述场效应管为氮化镓基高电子迁移率晶体管。优选的，所述为该场效应管输入漏端电压具体为使用带有抑制振荡电路的供电模块为该场效应管输入漏端电压。优选的，所述调整所述场效应管的栅压具体为使用带有抑制振荡电路的供电模块调整所述场效应管的栅压。本发明还提供了一种场效应管筛选方法，包括在预设老化台温度下，为场效应管输入预设的漏端电压；改变场效应管的栅压；检测在不同栅压下，该场效应管的直流功率以及该直流功率下场效应管的峰值结温，获得多组相对应的老化台温度、直流功率值和峰值结温；根据所述多组相对应的老化台温度、直流功率值和峰值结温，获得该场效应管老化台温度、直流功率和峰值结温之间的关系方程式；根据该场效应管的最高允许结温，使用所述关系方程式确定该场效应管最高允许结温所对应的老化台温度和直流功率值；将该场效应管的最高允许结温和该场效应管最高允许结温对应的老化台温度和直流功率值输入公式Tj = PRth(J-C)+Tc中计算得出该场效应管的热阻，其中，Tj为场效应管的峰值结温；P为场效应管的直流功率；Rth(j_c)为场效应管在一定功率条件下的热阻；Tc为老化台温度；当场效应管的热阻大于预设值时，该场效应管为不合格产品。通过应用以上技术方案，本发明提供的一种确定场效应管老化条件的方法、一种场效应管老化方法及一种场效应管筛选方法，可以通过在预设的老化台温度下，为场效应管施加多个不同直流功率，并检测与直流功率对应的峰值结温，从而获得老化台温度、直流功率与峰值结温之间的关系方程式。只需要根据场效应管的最高允许结温，就可以使用所获得的关系方程式确定老化中老化台的温度和需要为场效应管施加的直流功率值，从而实现了场效应管的高效老化。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明提供的一种确定场效应管老化条件的方法的流程图；图2为本发明提供的一种确定场效应管老化条件的方法获得的峰值结温同直流功率之间的关系图；图3为本发明提供的一种确定场效应管老化条件的方法获得的直流功率与热阻的关系图；图4为本发明提供的一种场效应管老化方法的流程图； 图5为本发明提供的一种场效应管筛选方法的流程图。
具体实施例方式为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。本发明所提供的确定场效应管老化条件的方法、场效应管老化方法及场效应管筛选方法适用于场效应管，尤其适用于氮化镓基高电子迁移率晶体管(GaN基HEMT)。如图I所示，本发明提供的一种确定场效应管老化条件的方法，包括S101、在预设老化台温度下，为场效应管输入预设的漏端电压；其中，所述场效应管可以为GaN基HEMT。需要说明的是，预设老化台温度即为老化场效应管时，场效应管所处的环境温度。当然，不同的老化要求、器件特性及散热条件下，所对应的预设老化台温度也不同。本领域技术人员可以根据实际需要进行调整。其中，在预设环境温度下，为场效应管输入预设的漏端电压可以具体为在预设老化台温度下，器件固定在具有抑制振荡电路的供电模块的夹具上，通过直流电源对器件施加直流功率。场效应管在工作状态下，会产生一定的自激振荡，使用抑制振荡电路可以有效的抑制自激振荡，保证场效应管的正常运行。S102、改变场效应管的栅压；本领域技术人员可以理解的是，改变场效应管的栅压可以控制场效应管漏端电流的输出，从而根据漏电流和漏端电压确定直流功率。其中，改变场效应场效应管的栅压可以具体为使用带有抑制振荡电路的供电模块改变场效应管的栅压。S103、检测在不同栅压下，该场效应管的直流功率以及该直流功率下场效应管的峰值结温，获得多组相对应的老化台温度、直流功率值和峰值结温；其中，直流功率可以由以下公式计算得出
P = IdsVds上式中，P为直流功率，Ids为漏端电流，Vds为漏端电压。另外，检测该场效应管峰值结温的方法可以为使用显微红外测量器件检测该场效应管的峰值结温。在实际应用中，显微红外测量器件可以为显微红外热像仪。显微红外热像仪通过检测器件的辐射能量密度分布，由计算机软件换算成器件表面各点的温度值，从而确定器件表面的温度分布，进而确定器件的峰值结温及其在器件表面的位置。在实际应用中，器件表面的温度分布状况也可以为场效应管的筛选提供依据，如如果某场效应管温度分布很不均匀，出现多个热点，则该场效应管为不合格产品。S104、根据所述多组相对应的老化台温度、直流功率值和峰值结温，获得该场效应管老化台温度、直流功率和峰值结温之间的关系方程式；在实际应用中，可以使用Origin的数学分析软件计算获得该场效应管老化台温度、直流功率与峰值结温之间的关系方程式。
需要说明的一点是，Origin是一种数学分析软件，通过大量参数进行拟和计算，从而获得各个参量之间的规律性。它具有可信度高、计算快捷的特点。当然，在实际应用中，也可以采用其他数学计算方法或软件获得关系方程式。图2为本发明的一种确定场效应管老化条件的方法获得两种场效应管的峰值结温同直流功率之间的关系图。热阻也体现电子器件可靠性的一个重要参数，在实际应用中，还可以根据如下方程确定热阻同直流功率之间的关系。Tj = PRth(j-c)+Tc其中，Tj为场效应管的峰值结温；P为场效应管的直流功率；Rth(j_c)为场效应场效应管场效应管在一定功率条件下的热阻；T。为老化台温度。图3为根据图2所提供的场效应管的峰值结温同直流功率之间的关系计算得到的这两种场效应管直流功率与热阻的关系图。S105、根据该场效应管的最高允许结温，使用所述关系方程式确定该场效应管最高允许结温所对应的老化台温度和直流功率值。本领域技术人员可以理解的是，场效应管由于制作材料、工艺以及其他电气参数的不同，其能够承受的最高允许结温也是不同的。一种场效应管在生产以后，它的最高允许结温也就确定了。本发明提供的一种确定场效应管老化条件的方法，可以通过在预设的老化台温度下，为场效应管施加多个不同直流功率，并检测与直流功率对应的峰值结温，从而获得老化台温度、直流功率与峰值结温之间的关系方程式。只需要根据场效应管的最高允许结温，就可以使用所获得的关系方程式确定老化中老化台的温度和需要为场效应管施加的直流功率值，从而实现了场效应管的高效老化。如图4所示，本发明还提供了一种场效应管老化方法，包括S201、使用权利要求I的确定场效应管老化条件的方法确定需要老化场效应管所对应的老化台温度和直流功率值；其中，场效应管可以为GaN基HEMT器件或其他外延材料的场效应管。S202、在所述老化台温度下，为该场效应管输入漏端电压并调整所述场效应管的栅压使该场效应管的直流功率为所述直流功率值；
其中，场效应管输入漏端电压可以具体为使用带有抑制振荡电路的供电模块为场效应管输入漏端电压。调整场效应管的栅压可以具体为使用带有抑制振荡电路的供电模块调整场效应管的栅压。该夹具可以固定需要进行老化的器件，并且供电电源通过夹具为器件供电。S203、在预设时间段内，对所述场效应管持续老化。本领域技术人员可以理解的是，对场效应管老化需要持续一定的时间才能够达到预定的老化效果。不同场效应管对老化时间的要求也不尽相同，本发明在此不作限定。本发明提供的一种场效应管老化方法，可以通过在预设的老化台温度下，为场效应管施加多个不同直流功率，并检测与直流功率对应的峰值结温，从而获得老化台温度、直流功率与峰值结温之间的关系方程式。只需要根据场效应管的最高允许结温，就可以使用所获得的关系方程式确定老化中老化台的温度和需要为场效应管施加的直流功率值，从而实现了场效应管的高效老化。
如图5所示，本发明提供的一种场效应管筛选方法，包括S301、在预设老化台温度下，为场效应管输入预设的漏端电压；S302、改变场效应管的栅压；S303、检测在不同栅压下，该场效应管的直流功率该直流功率下场效应管的峰值结温，获得多组相对应的老化台温度、直流功率值和峰值结温；S304、根据所述多组相对应的老化台温度、直流功率值和峰值结温，获得该场效应管老化台温度、直流功率和峰值结温之间的关系方程式；S305、根据该场效应管的最高允许结温，使用所述关系方程式确定该场效应管最高允许结温所对应的老化台温度和直流功率值；S306、将该场效应管的最高允许结温和该场效应管最高允许结温对应的老化台温度和直流功率值输入公式Tj = PRth(j-c)+Tc中计算得出该场效应管的热阻，其中，Tj为场效应管的峰值结温#为场效应管的直流功率；Rth(j_c)为场效应管在一定功率条件下的热阻；T。为老化台温度；S307、当场效应管的热阻大于预设值时，该场效应管为不合格产品。其中，热阻是体现电子器件可靠性的一个重要参数，热阻过大的器件其发热较高，属于不合格产品。不同的场效应管的合格热阻标准不尽相同，本发明在此也不做限定。本发明提供的一种场效应管筛选方法，可以通过在预设的老化台温度下，为场效应管施加多个不同直流功率，并检测与直流功率对应的峰值结温，从而获得老化台温度、直流功率与峰值结温之间的关系方程式。只需要根据场效应管的最高允许结温，就可以使用所获得的关系方程式确定老化中老化台的温度和需要为场效应管施加的直流功率值，然后计算得出该场效应管的热阻，从而根据热阻对场效应管进行筛选。本发明的场效应管筛选方法可以实现场效应管的有效筛选。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅是本发明的具体实施方式
，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种确定场效应管老化条件的方法，其特征在于，包括 在预设老化台温度下，为场效应管输入预设的漏端电压； 改变场效应管的栅压； 检测在不同栅压下，该场效应管的直流功率以及该直流功率下场效应管的峰值结温，获得多组相对应的老化台温度、直流功率值和峰值结温； 根据所述多组相对应的老化台温度、直流功率值和峰值结温，获得该场效应管老化台温度、直流功率和峰值结温之间的关系方程式； 根据该场效应管的最高允许结温，使用所述关系方程式确定该场效应管最高允许结温所对应的老化台温度和直流功率值。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述场效应管为氮化镓基高电子迁移率晶体管。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述在预设老化台温度下，为场效应管输入预设的漏端电压具体为在预设老化台温度下，使用带有抑制振荡电路的供电模块为场效应管输入预设的漏端电压。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述改变场效应管的栅压具体为使用带有抑制振荡电路的供电模块改变场效应管的栅压。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，检测该场效应管峰值结温的方法为使用显微红外测量器件检测该场效应管的峰值结温。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述根据所述多组相对应的老化台温度、直流功率值和峰值结温，获得该场效应管老化台温度、直流功率和峰值结温之间的关系方程式，具体为根据所述多组相应对的老化台温度、直流功率值和峰值结温，使用Origin的数学分析软件计算获得该场效应管老化台温度、直流功率与峰值结温之间的关系方程式。
7.一种场效应管老化方法，其特征在于，包括 使用权利要求I的确定场效应管老化条件的方法确定需要老化场效应管所对应的老化台温度和直流功率值； 在所述老化台温度下，为该场效应管输入漏端电压并调整所述场效应管的栅压使该场效应管的直流功率为所述直流功率值； 在预设时间段内，对所述场效应管持续老化。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述场效应管为氮化镓基高电子迁移率晶体管。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述为该场效应管输入漏端电压具体为使用带有抑制振荡电路的供电模块为该场效应管输入漏端电压。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述调整所述场效应管的栅压具体为使用带有抑制振荡电路的供电模块调整所述场效应管的栅压。
11.一种场效应管筛选方法,其特征在于,包括 在预设老化台温度下，为场效应管输入预设的漏端电压； 改变场效应管的栅压； 检测在不同栅压下，该场效应管的直流功率以及该直流功率下场效应管的峰值结温，获得多组相对应的老化台温度、直流功率值和峰值结温；根据所述多组相对应的老化台温度、直流功率值和峰值结温，获得该场效应管老化台温度、直流功率和峰值结温之间的关系方程式； 根 据该场效应管的最高允许结温，使用所述关系方程式确定该场效应管最高允许结温所对应的老化台温度和直流功率值； 将该场效应管的最高允许结温和该场效应管最高允许结温对应的老化台温度和直流功率值输入公式Tj = PRth(J-C)+Tc中计算得出该场效应管的热阻，其中，Tj为场效应管的峰值结温；P为场效应管的直流功率；Rth(j_c)为场效应管在一定功率条件下的热阻；T。为老化台温度； 当场效应管的热阻大于预设值时，该场效应管为不合格产品。
全文摘要
本发明公开了一种确定场效应管老化条件的方法、一种场效应管老化方法及一种场效应管筛选方法，可以通过在预设的老化台温度下，为场效应管施加多个不同直流功率，并检测与直流功率对应的峰值结温，从而获得老化台温度、直流功率与峰值结温之间的关系方程式。只需要根据场效应管的最高允许结温，就可以使用所获得的关系方程式确定老化中老化台的温度和需要为场效应管施加的直流功率值，从而实现了场效应管的高效老化。
文档编号H01L21/02GK102832102SQ201110163890
公开日2012年12月19日 申请日期2011年6月17日 优先权日2011年6月17日
发明者赵妙, 刘新宇, 郑英奎, 欧阳思华, 李艳奎 申请人:中国科学院微电子研究所