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新能源汽车SiC MOSFET芯片漏电红外热点定位+FIB解析发布时间:2018-10-03

碳化硅器件的高压高频和高效率的优势,可以突破现有电动汽车电机设计上因器件性能而受到的限制,这是目前国内外电动汽车电机领域研发的重点。然而,由于其应用范围极为广泛,在使用中由功率MOSFET失效造成的系统故障数不胜数。可靠性是产品的重要指标,汽车工业的标准更为严格,这使SiC MOSFET可靠性问题成为亟待解决的重要问题。


本文以金鉴自研发的显微红外定位系统来定位漏电失效的SiC MOSFET芯片,并与OBIRCH对比定位效果,然后用FIB做定点截面切割,观察到金属化薄膜铝条被熔断。


案例分析


据客户反馈,应用于新能源汽车SiC MOSFET器件芯片部分出现电学失效现象:共16个器件,其中5个正常,11个失效。其中失效情况:芯片漏电,及部分芯片烧毁,送测样品图如下:


                                         

金鉴工程师随机抽取其中一个漏电失效MOS管器件芯片样品进行初步漏电失效分析。

金鉴工程师取失效器件5-4号样品进行光学显微镜下观察样品表面有开封残留封装胶颗粒,用酒精把芯片表面处理干净后通电测试热点分布。注:芯片表面的封装胶需清理干净,否则影响测试结果!




在电源使用中,对MOS样品进行热点锁定测试,GMATG A3热点锁定功能发现芯片表面存在多处异常热点。





测试样品发射率,更精准测温:

利用恒温加热台加热到65℃,配合热电偶与金鉴显微红外热点定位测试软件得Mos芯片样品表面发射率为0.6。



调整芯片发射率后利用金鉴显微红外热点定位测试系统测得样品热点温度为70 ℃,图中A点温度为56 ℃。



利用金鉴GMATG G3可见光-热分布双视分析功能精确定位漏电失效热点:



测试原理:精密半导体器件存在缺陷异常或性能不佳的情况下,通常会表现出异常局部功耗分布,最终会导致局部温度升高。金鉴显微红外热点定位系统利用新型高分辨率微观缺陷定位技术进行热点锁定(lock in) ,可快速而准确地探测细微缺陷(异常点)位置。


对送测同样的Mos样品进行OBIRCH漏电点查找分析, OBIRCH漏电点定位后与金鉴显微红外热点锁定进行对照。我们发现金鉴的显微红外定位系统,与日本滨松800万的EMMI/OBIRCH在显示SiC芯片漏电点上的效果一样,但是价格却大大降低。




对热点进行FIB切割分析

我们观察到此发热点金属化薄膜铝条被熔断。




存在缺陷或性能不佳的半导体器件通常会表现出异常的局部功耗分布,最终会导致局部温度增高。金鉴显微红外热点定位测试系统利用热点锁定技术,可准确而高效地确定这些关注区域的位置。在SiC Mos等功率器件分析中,可用来确定线路短路、ESD击穿等。该测试技术是在自然周围环境下执行的,无需液氮制冷和遮光箱。

 



金鉴显微红外热点定位测试系统


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