功率MOSFET的UIS特性研究.pdf

1、近年來，隨著半導體技術(shù)的快速發(fā)展及對產(chǎn)品可靠性、失效機理等認知的深入，給功率半導體廠商帶來了全新的挑戰(zhàn)，即如何在芯片尺寸不斷縮小的情況下，使產(chǎn)品能更為安全、可靠、長壽命。特別是功率MOSFET在高頻開關(guān)(如通信電源)和汽車電子等特殊工作環(huán)境廣泛應用，UIS(Unclamped Inductive Switching)失效已逐漸成為功率MOSFET最主要的安全殺手之一。UIS特性用來描述功率MOSFET在雪崩擊穿下負載能量的能力，會隨芯片

2、尺寸縮小而變差，這是由于單個管芯尺寸越小，所能負載的能量越小。這和“摩爾定律”中提到的半導體工藝尺寸不斷減小的發(fā)展趨勢是矛盾的，必將導致UIS引起的安全問題越來越嚴重。 本文首先描述了功率MOSFET的DC、AC及熱特性，結(jié)合這些特性及實際應用中器件的擊穿特性，分別從以下幾個方面對功率MOSFET的UIS特性進行研究： 1．UIS的電路級機理及測試方法。 2．UIS的器件物理級原理及失效模式。 3．UIS

3、對功率MOSFET的電特性影響。 4．功率MOSFET的UIS熱特性分析。 本文選用一款應用于汽車電子領(lǐng)域的深槽柵MOSFET，根據(jù)PQA(ProductQuality Alert)項目需求選取3種不同的測試條件對樣品進行UIS測試，運用DC測試、可靠性試驗及失效分析等工程方法對樣品的UIS測試結(jié)果進行對比分析，最后通過構(gòu)造溫度分布模型及UIS時器件結(jié)溫的數(shù)學計算分析，驗證試驗結(jié)果。最終，UIS時器件結(jié)溫理論值(160℃