[其他]MOS场效应晶体管的栅压温度筛选方法

说明书

ＭＯＳ场效应晶体管的一种筛选方法。本方法是将ＭＯＳ场效应晶体管的源极和漏极短路、栅极和源极之间施加直流偏压，置于高温环境中进行老化。比较老化前后的阈电压值可判知ＭＯＳ场效应晶体管的稳定性和可靠性。易于剔除性能不稳定、可靠性差的管子，而对优质正品管无损伤。具有参数反映灵敏、试验效率高、周期短、非破坏性、仪器设备简单、操作容易和节省筛选费用的优点。在当前对ＭＯＳ场效应晶体管的考核尚无国家标准的情况下亦可作为例行试验方法。

本发明属于MOS场效应晶体管的一种筛选方法。

MOS场效应晶体管，由于栅结构是由MOS系统构成，它的质量直接反映出MOS场效应晶体管的稳定性和可靠性。如果在MOS系统中存在有过多的带电粒子，例如氧化层中固定的电荷和可动电荷等，会使MOS场效应晶体管的阈电压（V_T）产生过大的漂移和偏离设计的预定值，则稳定性和可靠性差。为了剔除性能不稳定和可靠性差的管子，目前采用热电老化筛选方法。它是将晶体管加上一定的电功率，在高温下试验一段时间，然后测量其电参数。但这种方法，所施加的栅压不高，未能促使可动电荷充分漂移，筛选效率低，试验中维护工作量大。另外有美国专利“MOS场效应晶体管的稳定性试验”（1975年美国专利3，882，391号）。它采用的方法是测量原来的和施加栅压（在室温下）后的MOS栅的平带电压之差。由此来确定晶体管的可靠性，并且来确定磷硅玻璃层（栅氧化层覆盖有磷硅玻璃时）的质量，检验磷硅玻璃层的厚度是否足以吸收可动电荷。这种方法设备较多，测量和计算的数据较多，并且不是直接测量晶体管的参数。

本发明的目的在于提高MOS场效应晶体管的筛选效率，能够更有效地剔除性能不稳定、可靠性差的晶体管，而对优质正品晶体管无损伤。

为了达到上述目的，本发明是将MOS场效应晶体管的源极和漏极短接，栅极和源极之间施加适当的直流偏压，进行恒温热处理。比较试验前后的阈电压数值，即可筛次选好。附图说明：附图为实现筛选方案的电路系统图。图中G、D、S分别代表MOS场效应晶体管的栅极、漏极和源极。1W、100KΩ为碳膜电阻，作为栅极保护用。50V、0.01μF电容器作为瞬时高频电流通路用，排除外界高频感应的干扰。2个30V稳压管作为栅极过电压保护用。MOS管的栅极通过1W、100KΩ电阻与电源线相接，源极和漏极短接后接地线。在电源线上施加直流10-25V电压。

按照附图给出的电路系统，将MOS场效应晶体管的源极和漏极短接，在栅极和源极间施加一定的直流偏压，例如10-25伏（电压按栅介质厚度而定），使栅介质中的电场强度达到1×10⁶伏/厘米数量级的情况下作恒温热处理。这样，栅介质中沾污的可动离子就会被激活，并产生定向运动，导致晶体管的阈电压发生变化。比较处理前后的阈电压数值，则质量优良的晶体管阈电压变化小，质量差的晶体管阈电压变化大，根据这一点就可以剔除质量差的晶体管，选出质量好的晶体管。由于漏源间未加电功率，所以晶体管不会过载。

优先实施方案：按附图装设好筛选用的电路板。测量待试验晶体管的阈电压值V_T（室温下测量）。然后将晶体管插在电路板上的管座上，此时源极和漏极短路，栅极和源极之间施加有直流15伏偏压（假设栅介质层厚为150nm），电源可用普通的晶体管直流稳压电源（例如若接入100支晶体管时，可用10-25V、1A的直流稳压电源）。放入150℃-170℃的电热恒温箱中30分钟后，保持栅压不变，取出置于室温中，当管壳温度降到室温时，再去除偏压。复测阈电压值V_T′。比较变化量△V_T＝|V_T′-V_T｜。△V_T大的晶体管即为可靠性差的晶体管。例如可取△V_T≥1伏为次品。

本筛选方案优点是筛选效率高，可同时筛选大批量的晶体管，不需施加电功率，节省能源，仪器设备简单，操作容易，试验周期短，不损伤正品管，可以有效地剔除稳定性和可靠性差的管子。本方法可用作热电老化筛选晶体管，也可用作质量检验用。