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SiC半橋模塊作為新一代功率半導體器件，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、儲能等領域，SiC半橋模塊的應用有效降低了能耗，提高了系統(tǒng)效率和可靠性。
某SiC半橋模塊在試驗后出現(xiàn)失效，柵極電阻異常降低（10Ω/30Ω，正常為無窮大），DS端短路。現(xiàn)對3pcs NG模塊2個OK模塊進行失效分析，查找其失效原因。
1.外觀&無損檢測
所有模塊外觀未發(fā)現(xiàn)開裂、變形、燒焦異常。絲印型號等信息有被打磨痕跡，引腳有焊錫殘留，有解焊的痕跡。對3pcs NG模塊進行透視檢查，結(jié)果顯示：3pcs NG模塊無損檢測未發(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MOS（T1和T2）組成，其中下MOS管（T2）明顯電學特征異常。
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
發(fā)現(xiàn)NG3下MOS區(qū)域存在嚴重分層，結(jié)合電學特征，NG3應該出現(xiàn)了嚴重燒毀。其他失效模塊及正常模塊無分層異常，僅OK1模塊C-SAM檢查發(fā)現(xiàn)基板邊緣位置有分層。
4.開封
NG3發(fā)現(xiàn)下MOS管芯片組中最左側(cè)的芯片嚴重燒毀。從燒毀形貌分析為過流熱致燒毀。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
對開封后未發(fā)現(xiàn)明顯燒毀的NG1和NG2進行缺陷定位，發(fā)現(xiàn)：
NG1缺陷定位顯示左起第5個MOS芯片上有異常熱點。
NG2缺陷定位顯示左起第3個MOS芯片上有異常熱點，柵極串聯(lián)電路上有干擾熱點。
光學/SEM觀察NG1和NG2的MOS芯片異常熱點位置，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，均因柵極過電壓導致?lián)舸室訬G1為例進行詳細分析。
圖片顯示NG1在去層后襯底上對應異常熱點的位置有一個電擊穿孔。
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管的柵極對過電壓敏感，推斷NG1和NG2是由于下MOS柵極有發(fā)生了過電壓。該過電壓可能是ESD，也有可能是異常的浪涌電壓。
7.總結(jié)
NG3下MOS管的一個芯片因過流熱致燒毀而G、D、S兩兩短路失效。
NG1和NG2下MOS因柵極過電壓擊穿而GS短路失效。
8.建議
1）對于過電流熱致燒毀，需要改善散熱；
2）對于柵極過電壓擊穿，建議做好ESD防護和柵極浪涌電壓抑制。
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