功率半导体器件分析

能源效率、移动性和绿色技术推动了功率器件开发的持续创新。多种“绿色”应用将切换功率放大器推向更极端的操作条件，影响从简单二极管到横向和纵向 MOSFET、硅和碳化硅 IGBT 以及氮化镓 JFET 的一切。更高的电压、频率和温度需要提高产品质量和可靠性。良率受到越来越复杂的工艺、新型材料和基板以及应用特定封装（旨在更有效地散热）的挑战。

随着性能需求的增加和功率技术的进步，功率器件生产商及其客户需要在运行条件下快速确定故障位置的工具。材料、接口和器件结构的后续表征需要精确的高通量分析。

功率器件对故障定位提出了独特的挑战，主要是功率器件架构和布局的原因。与使用微小晶体管的超大规模集成的逻辑和内存技术不同，功率技术基于覆盖数百平方毫米的单个晶体管。切换功率拓扑通过连接二极管和分立器件创建了“大海捞针”情景，用于检测缺陷。虽然集成电路对开路和短路同样敏感，但功率器件可靠性通常与短路相关。在高电压、高电流条件下，功率器件中的小泄漏通道会迅速形成灾难性故障。

在泄漏通道变成完全短路之前检测和定位该通道对于满足可靠性标准和防止责任问题至关重要。早期检测可能指向基板或外延层中的晶体缺陷、金属桥或粒子，甚至栅氧化层中的弱点。在微米厚的金属化板下定位小泄漏电流并不是一个微不足道的挑战。准确定位缺陷以确保其成功的物理表征更具挑战性。适用于逻辑和内存器件的方法和技术不一定适用于功率器件。

宽带隙半导体器件由能量带隙大于典型半导体材料（如硅和砷化镓）的材料组成。其固有特性使它们能够以更高的电压、电流和频率工作，因此非常适合于功率应用。目前，由碳化硅和氮化镓等材料组成的宽带隙功率器件正被用于各种功率应用，包括电动/混合动力汽车以及能量存储和分配行业。这些材料的进一步研究和优化需要高分辨率分析和表征，以满足这些市场的器件性能、安全性和质量要求。

Thermo Fisher Scientific 提供针对功率器件独特挑战而优化的多种故障分析工作流程。有关表征电流-电压特性、检测泄漏电流以及分析现代功率器件材料和工艺的更多信息，请点击以下链接。

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