功率VDMOS器件高温直流应力下退化及失效机理研究

摘要

研究了垂直双扩散金属氧化物半导体(VDMOS)功率器件在高温和直流应力下的退化和失效过程及机理.测量了栅极阈值电压[UGS(th)]、栅极-源极漏电流(IGSS)、静态漏极-源极通态电阻[RDS(on)]、漏极-源极击穿电压(UDSS),发现RDS(on)在应力时间672～864 h范围内开始变大直至测试结束,其他各项电学参数总体保持稳定.测量了器件结到热沉的热阻(RTH),RTH保持稳定.研究表明器件的栅极、漏极、器件内部结构和焊料、管壳基本不受应力影响.对烧毁的器件进行微区分析,扫描电镜图片表明损坏区域在源极上表层和源极引线位置,和电学参数、RTH值的分析相一致.RDS(on)的增加是由包括引线在内的源极封装和源极欧姆接触电阻增大导致,超过阈值时将导致器件烧毁.研究结果有助于提高恶劣工况下的VDMOS功率器件可靠性.