功率器件封裝的失效分析技術(shù)及技術(shù)應(yīng)用研究.pdf

1、本文對(duì)功率器件封裝的失效分析技術(shù)及技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了研究。隨著功率MOSFET的工作電壓和電流大幅度增加、芯片尺寸的不斷減小,導(dǎo)致功率MOSFET器件芯片的內(nèi)部電場(chǎng)進(jìn)一步增大。這些因素對(duì)功率MOSFET的可靠性提出了挑戰(zhàn)。不斷提高器件的可靠性成為了人們關(guān)注的熱點(diǎn)。通過(guò)失效分析尋找失效機(jī)理,再?gòu)纳a(chǎn)材料與封裝工藝上進(jìn)行改進(jìn),是提高器件可靠性行之有效的方法。光發(fā)射顯微鏡(PEM)系統(tǒng)是應(yīng)用于微電子器件漏電流定位和分析的有效工具。利用PEM系統(tǒng)的

2、激光光束誘導(dǎo)阻抗變化(OBIRCH)功能和光發(fā)射(EMMI)功能,從正面可直接對(duì)功率MOSFET大的漏電流進(jìn)行定位觀察；利用PEM的EMMI功能,還可從背面對(duì)器件微弱的漏電流進(jìn)行定位和分析。本文還介紹了PEM系統(tǒng)對(duì)功率MOSFET芯片不同量級(jí)的漏電流進(jìn)行定位與分析的應(yīng)用,為分析功率器件漏電流失效提供依據(jù)。同時(shí)為了研究電過(guò)應(yīng)力(Electrical Overstress)對(duì)功率MOSFET可靠性的影響,本文分別對(duì)含有焊料空洞、柵極開(kāi)路和芯

3、片裂紋缺陷的器件進(jìn)行失效分析與可靠性研究。利用有限元分析、電路模擬及可靠性加速實(shí)驗(yàn),確定了器件發(fā)生EOS失效的根本原因。本文還通過(guò)優(yōu)化芯片焊接溫度-時(shí)間曲線(xiàn)和利用UnclampedInductive Loading(開(kāi)式感應(yīng)負(fù)載)測(cè)試方法,比較了工藝優(yōu)化前、后器件抗EOS的能力,結(jié)果表明優(yōu)化后器件的焊料空洞含量顯著減少及抗EOS能力得到明顯提高。引線(xiàn)鍵合工藝是半導(dǎo)體封裝中的重點(diǎn)控制工序,這是由于很多失效原因與它相關(guān)。本文通過(guò)研究功率MO