[发明专利]砷化镓场效应晶体管沟道温度测试方法

说明书

一种砷化镓场效应晶体管沟道温度测试方法属于半导体器件测试技术领域。

砷化镓场效应晶体管(GaAs MESFET)沟道温度T_oh一般是根据图1所示的原理图进行测量的(参见Electrical ThermalTesting Puts Quality in GaAs FET Systems，By Bernard  S-.Siegal，Sage En-terprises，Inc.MSN：August 1981)。其中，K₁是电子开关，D、G、S分别是漏、栅和源极。V_DS是外加的加热脉冲电压，I_gf是棚极电流，V_gsf是栅极电压。其工作过程请见图2的Theta 220A热阻测试仪波形图。在全部时间内，栅极加有小的正向测量电流I_M。在t₁时间内未对器件施加加热脉冲电压V_DS和相应的漏极电流I_DS。根据I_M可测得栅源正向压降V_gsf1。在t₂时间内对器件施加V_DS和I_DS，使其处于特定工作状态。在t₃时间内去掉V_DS和I_DS，使器件从该工作状态转换成测量状态，再次根据I_M可测得测量状态下的栅源正向压降V_gsf2。然后，根据已知的相应于V_gsf的温度系数T_v由下述公式即可获得器件的热阻R_th： R th = ΔT ch P DISS = V gsf 1 - V gsf 2 T v DV DS I DS ]]>

其中，D为t₂与t₃的比值。

该法的优点是测试电路简单，但在全过程中始终有小的栅极正向测量电流I_M存在，而器件在正常工作时栅极又是用负压反向偏置的，因而不能测量任意工作条件，尤其是正常工作时的器件热阻，且在器件上施加的功率也受到很大限制。之所以如此，是因为T_ch由以下公式决定；当栅极始终存在小的正向测量电流I_M时，

         T_ch＝(V_gsf1-V_gsf2)/T_v+T_c

其中：T_ch是沟道温度，T_v是温度系数，T_c是环境温度。在上述条件下，I_M是恒定的，V_gsf1、V_gsf2都与器件管芯温度T成线性关系，T_v近似常数。

但当器件由负栅压偏置的工作状态向测量状态转换时，由于自身电容的影响，I_M由零达到稳定值有一个过程，因而T_v是t的函数，此时间常数一般仅为2～5μs，于是，T_ch也与时间有关，即：