[发明专利]用于精确测试半导体器件温度分布的装置和方法

权利要求书

1.一种用于精确测试半导体器件温度分布的方法，采用用于精确测试半导体器件温度分布的装置来实现，该装置包括上位机(1)、核心控制板(2)、高速电流切换模块(3)、大小恒流源模块(4)、红外热像仪(5)、恒温箱(6)、高速数据采集模块(7)，所述上位机(1)与核心控制板(2)串口连接，所述核心控制板(2)依次连接高速电流切换模块(3)、大小恒流源模块(4)和恒温箱(6)，所述红外热像仪(5)连接上位机(1)，所述高速电流切换模块(3)、大小恒流源模块(4)、红外热像仪(5)分别连接恒温箱(6)中的待测器件，所述待测器件通过高速数据采集模块(7)连接上位机(1)，其特征在于该方法的具体步骤为：

a.将待测器件放置于恒温箱(6)中，并在待测器件与恒温箱(6)之间均匀涂抹导热材料；

b.在上位机(1)中输入测试电流值，传送给核心控制板(2)驱动大小恒流源模块(4)，为待测器件提供测试电流；

c.在上位机(1)中输入起始温度值及步进温度值，传送给核心控制板(2)驱动恒温箱(6)为待测器件提供不同环境温度，高速数据采集模块(7)采集对应温度下的电压值并上传至上位机(1)；

d.上位机(1)将不同环境温度与对应温度下的电压值进行线性拟合得到K系数；

e.在上位机(1)中输入加热电流值、测试电流值、加热时间及测试时间，传送给核心控制板(2)驱动大小恒流源模块(4)为待测器件提供加热电流，待加热时间结束后，高速电流切换模块(3)迅速将加热电流切换成测试电流，高速采集模块(7)采集测试电流下的电压值，同时红外热像仪(5)记录对应温度分布变化；

f.高速采集模块(7)将电压变化传送至上位机(1)，上位机(1)将电压变化量与K系数相除得到冷却曲线；

g.在上位机(1)中采用拟合方法对该冷却曲线前段短时间内的数据拟合，将拟合后的数据与后段数据整合后再进行平滑处理得到更精确且完整反映待测器件温度的冷却曲线；

h.上位机(1)采用精确冷却曲线的温度对红外热像仪(5)记录的温度分布图校正得到精确的温度分布图。

2.根据权利要求1所述的用于精确测试半导体器件温度分布的方法，其特征在于：所述恒温箱(6)为干式恒温箱，控制精度≥0.5℃。

3.根据权利要求1所述的用于精确测试半导体器件温度分布的方法，其特征在于：所述大小恒流源模块(4)的电流纹波系数≤1％。

4.根据权利要求1所述的用于精确测试半导体器件温度分布的方法，其特征在于：所述步骤c中高速数据采集模块(7)采样率≥1M/s。

5.根据权利要求1所述的用于精确测试半导体器件温度分布的方法，其特征在于：所述步骤e中高速电流切换模块(3)的切换时间≤1μs。

6.根据权利要求1所述的用于精确测试半导体器件温度分布的方法，其特征在于：所述步骤g中的拟合方法包含平方根拟合方法及指数拟合方法，所述的平滑处理所采用的方法包含傅里叶级数展开平滑和正则化平滑；其中指数拟合方法对于含噪冷却曲线信号既有拟合作用也有平滑作用，因此指数拟合方法是将拟合和平滑合并为一个步骤，而其余拟合方法和平滑方法为两个步骤；对实测冷却曲线拟合和平滑能有效地改善测试数据的随机性误差。