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功率VDMOS器件高温直流应力下退化及失效机理研究(7)

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Fig.10 Diagram of heat transfer path由于RTH保持稳定,在传输路径上的漏极承受的是相对稳定的温度应力,而源极区域在器件表层,向上没有有效传热途径,一旦RS发生变化容易因热量堆积造成温度过高,2.2节中微区分析结果和此相吻合。3 结语本文研究了功率VDMOS器件施加高温直流应力后的退化和失效情况,持续测量了其多项电学参数变化,并进行了RTH测量。研究表明,其UGS(th)、IGSS、UDSS、器件 RTH均保持稳定,表现出较高的可靠性,说明高温直流应力对器件的栅极、漏极、器件内部结构、焊料层、管壳影响均很小。与此同时,RDS(on)随应力作用时间增大而增大。对损坏器件进行微区分析,结合器件RTH变化情况,表明RDS(on)的增大是由于源极封装或欧姆接触部分退化导致RS增大所致,其直接诱发的源极区域高温是器件损坏的原因。在此基础上,今后工作可进一步分析源极封装和欧姆接触各自的退化情况。从提高器件工作可靠性的角度而言,在工艺中设法增加欧姆接触电导率、增加源极引线直径都可以有效降低RS,更好地避免热电反馈的产生。此外,如果能增加器件源极向上方的传热能力,也有助于避免源极部分的损坏。参考文献:[1] RICHARD K W,MOHAMED N D,RICHARD A B,et al.The trench power MOSFET—part II：Application specific VDMOS,LDMOS,packaging,and reliability[J].IEEE Transactions on Electron Devices,2017,64(3)：692-712.[2] 高博,刘刚,王立新,等.国产星用VDMOS器件总剂量辐射损伤效应研究[J].物理学报,2012,61(17)：403-409.[3] BENDA V,GOWAR J,GRANT D.Power semiconductor devices[M].New York,USA：Wiley,1999.[4] JAYANT B B.Fundamentals of semiconductor power devices[M].New York,USA：Springer,2008.[5] VOJKAN D,DANIJEL D,ALEKSANDAR I,et al.NBTI and irradiation effects in P-channel power VDMOS transistors[J].IEEE Transactions on Nuclear Science,2016,63(2)：1268-1275.[6] 单尼娜,吕长志,马卫东,等.直流和脉冲工作的VDMOS可靠性试验[J].半导体技术,2010,35(2)：172-175.[7] DAVIDOVIC V,DANKOVIC D,ILIC A,et al.Effects of consecutive irradiation and bias temperature stress in pchannel power vertical double-diffused metal oxide semiconductor transistors[J].Japanese Journal of Applied Physics,2018,57(4)：0.[8] WANG G L,DING G F,MIAO X D.On-resistance reduction in vertical double diffusion metal oxide semiconductor devices using stress applied by thin f i lm[J].Micro&Nano Letters,2017,12(5)：275-277.[9] 谭稀,蒲年年,徐冬梅,等.功率VDMOS器件漏电流、热阻与软焊料空洞率的关系[J].电子器件,2015,38(1)：37-43.[10]ZAKARIAE C,ASAHIKO M,JAAFAR C,et al.Modeling early breakdown failures of gate oxide in Si Cpower MOSFETs[J].IEEE Transactions on Electron Devices,2016,63(9)：605-3613.[11]LIU Y K,LIANG C G,WANG Z L,et al.Molybdenum fi lm technology for power metal oxide semiconductor field effect transistor gate electrode

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