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SiC半橋模塊作為新一代功率半導(dǎo)體器件，在電力電子產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著重要作用。它憑借高耐壓、低損耗、高效率等特性，顯著提升了電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的性能。在新能源汽車、光伏、儲(chǔ)能等領(lǐng)域，SiC半橋模塊的應(yīng)用有效降低了能耗，提高了系統(tǒng)效率和可靠性。
某SiC半橋模塊在試驗(yàn)后出現(xiàn)失效，柵極電阻異常降低（10Ω/30Ω，正常為無(wú)窮大），DS端短路。現(xiàn)對(duì)3pcs NG模塊2個(gè)OK模塊進(jìn)行失效分析，查找其失效原因。
1.外觀&無(wú)損檢測(cè) 所有模塊外觀未發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂、變形、燒焦異常。絲印型號(hào)等信息有被打磨痕跡，引腳有焊錫殘留，有解焊的痕跡。對(duì)3pcs NG模塊進(jìn)行透視檢查，結(jié)果顯示：3pcs NG模塊無(wú)損檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)鍵合絲斷裂、交叉現(xiàn)象，內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)有明顯燒毀現(xiàn)象。 2.IV曲線 NG模塊由上下兩個(gè)MOS（T1和T2）組成，其中下MOS管（T2）明顯電學(xué)特征異常。 NG1/NG2：下MOS管G-S極短路，D-S極漏電； NG 3：下MOS管G-D-S極兩兩短路。 3.C-SAM檢測(cè) 發(fā)現(xiàn)NG3下MOS區(qū)域存在嚴(yán)重分層，結(jié)合電學(xué)特征，NG3應(yīng)該出現(xiàn)了嚴(yán)重?zé)龤АＦ渌K及正常模塊無(wú)分層異常，僅OK1模塊C-SAM檢查發(fā)現(xiàn)基板邊緣位置有分層。
4.開(kāi)封 NG3發(fā)現(xiàn)下MOS管芯片組中最左側(cè)的芯片嚴(yán)重?zé)龤А臒龤蚊卜治鰹檫^(guò)流熱致燒毀。NG1和NG2未發(fā)現(xiàn)下MOS芯片組明顯燒毀。 5.缺陷定位&顯微分析 對(duì)開(kāi)封后未發(fā)現(xiàn)明顯燒毀的NG1和NG2進(jìn)行缺陷定位，發(fā)現(xiàn)： NG1缺陷定位顯示左起第5個(gè)MOS芯片上有異常熱點(diǎn)。 NG2缺陷定位顯示左起第3個(gè)MOS芯片上有異常熱點(diǎn)，柵極串聯(lián)電路上有干擾熱點(diǎn)。 光學(xué)/SEM觀察NG1和NG2的MOS芯片異常熱點(diǎn)位置，未發(fā)現(xiàn)明顯異常。 6.去層觀察（以NG1為例） NG1和NG2的MOS芯片異常熱點(diǎn)位置表面未發(fā)現(xiàn)有明顯異常，故需要觀察襯底。NG1與NG2的失效模式相同，均因柵極過(guò)電壓導(dǎo)致?lián)舸室訬G1為例進(jìn)行詳細(xì)分析。 圖片顯示NG1在去層后襯底上對(duì)應(yīng)異常熱點(diǎn)的位置有一個(gè)電擊穿孔。 由上述可知NG1的下MOS的GS之間短路是由于柵介質(zhì)層被電擊穿所致。因MOS管的柵極對(duì)過(guò)電壓敏感，推斷NG1和NG2是由于下MOS柵極有發(fā)生了過(guò)電壓。該過(guò)電壓可能是ESD，也有可能是異常的浪涌電壓。 7.總結(jié) NG3下MOS管的一個(gè)芯片因過(guò)流熱致燒毀而G、D、S兩兩短路失效。 NG1和NG2下MOS因柵極過(guò)電壓擊穿而GS短路失效。 8.建議 1）對(duì)于過(guò)電流熱致燒毀，需要改善散熱； 2）對(duì)于柵極過(guò)電壓擊穿，建議做好ESD防護(hù)和柵極浪涌電壓抑制。
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