恒定電應(yīng)力溫度斜坡法與大功率晶體管可靠性評價研究.pdf

1、半導(dǎo)體器件的可靠性研究一直是人們關(guān)注的問題，從壽命試驗中獲得可靠性數(shù)據(jù)是目前工業(yè)界研究半導(dǎo)體器件可靠性的主要方法。然而傳統(tǒng)的恒定應(yīng)力加速壽命試驗方法已經(jīng)不能滿足短時間內(nèi)用少量樣品預(yù)測平均壽命的需要。本文采用恒定電應(yīng)力溫度斜坡法對大功率晶體管3DD153進(jìn)行了可靠性評價研究。恒定電應(yīng)力溫度斜坡法屬于序進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗，具有試驗周期短，所需樣品少的優(yōu)點(diǎn)。 首先，對3DD153大功率晶體管進(jìn)行了步進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗，作為序進(jìn)應(yīng)力加速

2、壽命試驗的預(yù)備試驗，為后續(xù)試驗明確了試驗條件。試驗計算出3支樣品的激活能分別為E<,1>=1.25eV，E<,2>=1.38eV，E<,3>=1.28eV，平均壽命分別為t<,1>=1.48×10<'6>，t<,2>=4.62×10<'6>，t<,3>=1.91×10<'6>。 其次，專門定制了序進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗的溫度應(yīng)力控制系統(tǒng)和電應(yīng)力偏置系統(tǒng)，以滿足恒定電應(yīng)力溫度斜坡法的試驗要求。溫度應(yīng)力控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的溫控設(shè)備歐陸35

3、04溫控儀、周波數(shù)調(diào)功控制模塊、固態(tài)繼電器、熱電偶和溫度補(bǔ)償導(dǎo)線搭建，為試驗提供了精確的序進(jìn)溫度應(yīng)力；電應(yīng)力偏置系統(tǒng)設(shè)計定制了專用的PCB電路板，使樣品工作在恒定的額定工作條件下。 使用專門設(shè)計定制的試驗設(shè)備對3DD153大功率晶體管進(jìn)行了序進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗，得到了在100℃至250℃范圍內(nèi)主要的直流特征參數(shù)，即動態(tài)電流增益h<,FE>，飽和壓降V<,CES>、V<,BES>，漏電流I<,CEO>、I<,EBO>、I<,CBO

4、>的退化數(shù)據(jù)。通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，以漏電流I<,CEO>為失效判據(jù)，計算出3支樣品的失效激活能E分別為E<,1>=1.305eV，E<,2>=1.39eV,E<,3>=1.267eV，平均壽命t分別為t<,1>=2.804×10<'6>，t<,2>=5.571×10<'6>，t<,3>=2.065×10<'6>。另外，在理論上分析了樣品的失效機(jī)理，造成高溫下I<,CEO>明顯增大的原因是器件固有缺陷和玷污。 本文說明恒定電應(yīng)