晶体管晶格形变导致性能退化的测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种晶体管晶格形变导致性能退化的测试装置及方法，其晶体管晶格形变导致性能退化的测试装置包括底座、精密位移平台、垫块、载片、压块。其晶体管晶格形变导致性能退化的测试方法步骤包括：(1)减薄芯片；(2)切割芯片；(3)粘贴芯片；(4)引出晶体管电极；(5)固定载片；(6)应力前晶体管测试；(7)对芯片施加机械应力；(8)应力下晶体管测试；(9)判断晶体管性能是否发生退化；(10)获得晶体管性能发生退化时的晶格形变量。本发明专利技术具有易于对芯片施加压缩应力、可施加的机械应力大小范围大、芯片弯曲均匀性好、晶格拉伸量计算简单精确的优点，适用于晶体管晶格形变对晶体管性能影响的分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微电子
，更进一步涉及半导体测试
中。本专利技术可用于氮化镓(Gallium Nitride7GaN)高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistors, HEMTs)以及其他半导体晶体管晶格形变导致性能退化的测试，为晶体管晶格形变对晶体管性能的影响提供了一种更加直观更加方便的分析方法。
技术介绍
在晶体管工作过程中，晶格形变的产生会导致晶体管性能的退化。对于氮化镓高电子迁移率晶体管以及其它具有压电效应的半导体器件，这种效应更加明显。因此准确评估晶格形变导致晶体管性能退化的过程对分析晶体管的可靠性非常重要。通常在晶体管长期工作过程中晶格形变非常细微，由此导致的晶体管性能退化过程非常缓慢。因此通过外加机械应力对材料晶格进行拉伸或压缩，从而加速晶体管电学性能退化的测试方法，对分 析半导体晶体管晶格形变对晶体管性能的影响具有重要的价值和意义。B. S. Kang等人在“Effect of external strain on the conductivity of AlGaN/GaN high-electron-mobility transistors，，(University of Florida,APPLIED PHYSICSLETTERS,VOLUME 83，NUMER 23，8 DECEMER2003) 一文中提出了一种。其晶体管晶格形变导致性能退化的测试装置主要有弹性悬臂、单轴横杆以及PCB板组成；其晶体管晶格形变导致性能退化的测试方法步骤如下首先，将晶体管芯片划片，划为2mm宽的条状，粘贴到弹性悬臂之上；其次，将弹性悬臂的一端用有机玻璃固定，另一端在单点接触式单轴横杆的推动下发生弯曲，单轴横杆的垂直移动距离可精确控制；再次，将芯片上的待测晶体管与固定在有机玻璃上的PCB板进行引线键合，通过PCB板与半导体参数分析仪相连，进行晶体管特性测试；最后，通过单轴横杆的垂直移动距离、悬臂长度以及芯片厚度估算芯片晶格形变量；该装置存在的不足是其一，采用单点接触法对悬臂施加机械应力，悬臂弯曲均匀性差，从而导致芯片受力不均匀；其二，由于装置结构限制，易于对芯片施加拉伸应力，不易对芯片施加压缩应力；其三，由于晶体管受力不均匀，导致晶体管晶格形变量的计算不准确。Ling Xia 等人在 “Experimental Study of<110>Uniaxial Stress Effects onp-Channel GaAs Quantum-ffell FETs，， (Massachusetts Institute of Technology, IEEETRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES,VOL. 58,NO. 8,AUGUST 2011) 一文中提出了一种。其晶体管晶格形变导致性能退化的测试装置主要有铝片、颚齿、芯片弯曲度测试系统组成；其晶体管晶格形变导致性能退化的测试方法步骤如下首先，将晶体管芯片减薄到120um，再将其粘贴到铝片之上；其次，将铝片置于晶体管晶格形变导致性能退化的测试装置的两个颚齿之上，垂直向下移动铝片上方的另外两个颚齿对铝片施加力的作用使得铝片发生弯曲，颚齿的移动量可精确控制；再次，将芯片上的待测晶体管与粘贴在铝片上的金属电极进行引线键合，并与半导体参数分析仪相连，进行晶体管特性测试；最后，通过芯片弯曲度测量系统测量芯片弯曲度，并通过测得的芯片弯曲度和芯片厚度计算晶体管的晶格形变量；该装置存在的不足之处是其一，铝制材料弹性较差，可以施加的应力大小范围有限；其二，通过两点接触法对铝片施加力的作用，铝片弯曲均匀性差，因此芯片受力不均匀；其三，需要采用专门的芯片弯曲度测量系统来测量芯片弯曲度的大小，测量困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种。本装置采用钨铜制作的弹性载片作为芯片的载体，载片两端分别固定在精密位移平台和垫块之上。采用精密位移平台推动载片使得载片发生弯曲，对粘贴在载片上的芯片施加机械应力，并对机械应力作用下芯片上的晶体管特性进行测试。采用精密位移平台螺杆手柄精确调节机械应力的大小，分析晶体管性能随机械应力的变化规律，得出晶体管性能发生退化时的晶格形变量。 为实现上述目的，本专利技术晶体管晶格形变导致性能退化的测试装置，包括五个部分底座、精密位移平台、垫块、载片以及压块。其中，所述的底座为长方体，位于本装置最下方。所述的精密位移平台位于底座左上方，平台为长方体，四角各用一个螺钉与底座相连。所述的垫块为长方体，位于底座右上方，中间设有3个沉孔，用螺钉与底座相连。沉孔左侧有三个螺孔，将垫块与载片连接。所述的载片为长方形薄片，左右两端各设有三个通孔，左端用螺钉将其下的精密位移平台和其上的压块相连，右端用螺钉将其下的垫块和其上的压块相连。所述的压块为长方体，位于载片之上，左右两端各一个，通过三个螺钉分别与载片的两端相连。利用上述装置，本专利技术实现晶体管晶格形变导致性能退化的测试方法的具体步骤如下(I)减薄芯片将晶体管芯片用机械磨削的方法减薄到便于晶体管晶格形变测试的芯片厚度。(2)切割芯片将减薄后的晶体管芯片用划片机切割成便于晶体管晶格形变测试的芯片大小。(3)粘贴芯片将切割好的芯片用导电胶粘贴到晶体管晶格形变导致性能退化的测试装置的载片之上，常温下固化。(4)引出晶体管电极在粘贴好的芯片上挑选出一个形貌完好的待测晶体管，将其电极通过引线键合的方法用金属导线引出。(5)固定载片将粘贴有芯片的载片置于晶体管晶格形变导致性能退化的测试装置的精确位移平台和垫块的上方，将载片左右两端的螺孔分别与精密位移平台上层平台上的螺孔和垫块上的螺孔对准；载片左端用螺钉将其下的精密位移平台和其上的压块固定，右端用螺钉将其下的垫块和其上的压块固定。(6)应力前晶体管测试将待测晶体管引出的金属导线与半导体参数分析仪相连，测试待测晶体管的输出特性，获得输出特性曲线，将特性曲线最高点对应的电流值记为应力前的最大输出电流值。(7)对芯片施加机械应力顺时针转动精密位移平台螺杆手柄一圈，通过上层平台推动载片使其发生弯曲，对载片上的芯片施加机械应力。(8)应力下晶体管测试测试载片弯曲状态下待测晶体管的输出特性，获得输出特性曲线，将特性曲线最高点对应的电流值记为应力下的最大输出电流值。 (9)判断晶体管性能是否发生退化将步骤(8)中获得的应力下的最大输出电流值与步骤(6)中获得的的应力前的最大输出电流值进行比较，如果二个输出电流值的比较结果满足晶体管性能退化条件，则认为该晶体管性能发生了退化，执行步骤(10);否则，执行步骤(7)。(10)获得晶体管性能发生退化时的晶格形变量将晶体管性能发生退化时步骤(7)中相应的精密位移平台螺杆手柄转动圈数代入晶格形变量计算公式，获得晶体管性能发生退化时的晶格形变量。本专利技术与现有技术相比具有以下优点第一，由于本专利技术采用精密位移平台推动载片的方法对载片上的芯片施加机械应力，可以手动调节载片的弯曲方向，克服了现有技术中难以对芯片施加压缩应力的问题，使得本专利技术可简单方便的对芯片施加压缩应力，实现了对晶体管在多方位应力下性能退化的分析。第二，由于本专利技术利用钨铜薄片作为芯片的载片，载本文档来自技高网...

【技术保护点】
晶体管晶格形变导致性能退化的测试装置，包括五个部分：底座、精密位移平台、垫块、载片以及压块；其中，所述的底座为长方体，位于本装置最下方；所述的精密位移平台位于底座左上方，平台为长方体，四角各用一个螺钉与底座相连；所述的垫块为长方体，位于底座右上方，中间设有3个沉孔，用螺钉与底座相连；沉孔左侧有三个螺孔，将垫块与载片连接；所述的载片为长方形薄片，左右两端各设有三个通孔，左端用螺钉将其下的精密位移平台和其上的压块相连，右端用螺钉将其下的垫块和其上的压块相连；所述的压块为长方体，位于载片之上，左右两端各一个，通过三个螺钉分别与载片的两端相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马晓华，陈伟伟，郝跃，祝杰杰，侯斌，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：