IGBT失效分析技術.pdf

1、自20世紀60年代起，電力電子技術的出現(xiàn)為提高能源利用率，實現(xiàn)電能變換以及實施各國的新能源戰(zhàn)略開辟了新的道路?，F(xiàn)今，電力電子技術的發(fā)展極大的幫助了人類實現(xiàn)對自然資源的合理、高效以及可持續(xù)利用。
　　目前，以IGBT（Insulated Gate Bipolat Transistor，絕緣柵雙極型晶體管）和功率MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金屬-氧化

2、層柵場效應管)為首的大功率器件是各種電力電子裝置的核心。當電力電子裝置出現(xiàn)故障時，經(jīng)常是由于電力電子器件發(fā)生損壞。因此，透徹的了解電路系統(tǒng)并合理地使用功率器件，不但可以規(guī)避裝置故障風險，也可以更好地利用器件的電壓、電流裕量，提高器件利用率。反過來，研究器件在不同應用條件下的失效模式，則可以更好地理解器件工作原理以及失效情況，提高器件實際應用壽命。
　　近年來，對器件的失效分析已經(jīng)成為電力電子領域中一個研究熱點。本論文基于現(xiàn)代電力電

3、子裝置中應用最廣的IGBT器件，利用靜態(tài)測試儀371b、SEM(Scanning ElectronMicroscope，掃描電子顯微鏡)、EDX（Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy、能量色散X射線光譜儀）、FIB（Focused Ion beam，聚焦離子束）切割、TEM（Thermal EmmisionMicroscope，高精度熱成像分析儀）等多種分析手段對模塊應用當中失效的IGBT芯片進行電特

4、性分析、芯片解剖并完成失效分析，并基于相應的失效模式提出了封裝改進方案。
　　1.對于柵極失效的情況，本論文先經(jīng)過電特性測試完成預分析，并利用THEMOS分析出柵極漏電流通路，找到最小點并進行失效原因分析，針對相應原因提出改進方案。
　　2.針對開通與關斷瞬態(tài)過電流失效，采用研磨、劃片等手段進行芯片的解剖。并用SEM與EDX對芯片損傷程度進行評估分析，以文獻為參考進行失效原因分析，利用saber仿真進行失效原因驗證。