场效应管失效分析.pdf

场效应管场效应管失效失效模式模式分析分析 1 样品名称 VDMOS 大功率场效应管 2 背景 样品作为开关电源调整管 在开关电源工艺检测中失效 表 现为 3 个极之间短路 3 失效模式 短路 4 失效机理 电浪涌引起的瞬时过功率导致热烧毁 5 分析结论 失 效样品在开关电源检测时 由于电浪涌引起的 SD 局部击穿 后续的瞬 间短路电流造成芯片局部瞬间过热烧毁和炸裂 6 分析说明 检测表现为 3 个电极之间均为短路 对失效样品声学扫描中发现 芯 片烧结界面良好 但烧结焊料层到芯片上表面间有强的空层面信号 即空层面贯穿芯片中间 下图是该贯穿面的声学扫描图象 图中白色 方框内区域为芯片所在位置 芯片位置的红色区域为空层区域 开封后证实 失效样品的芯片已碎裂分层 下是碎裂分层的分立界面 照片 图中左边为附着在封装塑料上的芯片碎片 右边是附着在封装 底座上的芯片碎片 从图中可以看到分层面不为同一平面 芯片表面 的烧毁形貌如图所示 芯片最热点位于源 S 键合点附近 对比失效样品和良品 其芯片烧结质量良好 不存在样品热结构缺陷 引起的过热失效 对良品的分析发现其工艺良好 参数一致性好 因此 样品本身存在缺陷而引起失效的可能性较小 芯片表面的源 S 键合 区附近存在局部击穿烧毁的洞 证明芯片瞬间过电压击穿后 同时瞬 间的后续短路电流造成局部高温熔融和芯片暴裂解理 1 样品名称 MoOs 场效应晶体管 2 背景 样品是整机电路上取下的器件 有些失效样品在整机未加电 测试就出现失效 表现为样品漏极与源极间短路 另外一些样品是在 整机电路上加电测试后发现效 表现为样品漏极与源极 栅极与源极 间均短路 样品的失效比例较高 3 失效模式 短路 4 失效机理 静电放电引起内部结构的极间击穿 5 分析结论 发生 静电击穿的原因是因为样品属于静电甚敏感器件 漏极 源极间的静 电击穿电压只有 200V 当人体或其它带电体接触到管脚时器件就会 发生静电放电击穿 6 分析说明 下图是经整机加电后发现失效的样品芯片 在源极键合点附近处可见 到局部大电流烧毁点 未经整机加电的失效样品的表面未见明显异常 去除失效样品源极金属化层和下层的钝化层 可发现失效样品存在轻 微击穿烧毁点 见下图 对良品进行了人体模型 1000V 的 ESD 试验 结果两只样品的漏极与源极 栅极与源极间均发生了击穿失效 这表 明 样品是对静电甚敏感的器件 可以确定样品是因为静电损伤造成 的失效 经整机加电测试的失效品是在静电击穿后 加电时短路电流 导致样品的源极键合区发生严重烧毁 。