摘要：本文通过案例和实验，概述了四种IGBT及其子器件的失效模式：MOS栅击穿、IGBT-MOS阈值电压漂移、IGBT有限次连续短路脉冲冲击的积累损伤和静电保护用高压npn管的硅熔融。

    关键词：栅击穿 阈值电压漂移 积累损伤 硅熔融

    1、引言

    IGBT及其派生器件，例如：IGCT，是MOS和双极集成的混合型半导体功率器件。因此，IGBT的失效模式，既有其子器件MOS和双极的特有失效模式，还有混合型特有的失效模式。MOS是静电极敏感器件，因此，IGBT也是静电极敏感型器件，其子器件还应包括静电放电（SED）防护器件。据报道，失效的半导体器件中，由静电放电及相关原因引起的失效，占很大的比例。例如：汽车行业由于失效而要求退货的器件中，其中由静电放电引起的失效就占约30%。

    本文通过案例和实验，概述IGBT及其子器件的四种失效模式：

    （1）MOS栅击穿；

    （2）IGBT——MOS阈值电压漂移；

    （3）IGBT寿命期内有限次连续短路脉冲冲击的累积损伤；

    （4）静电放电保护用高压npn管的硅熔融。

    2、MOS栅击穿

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                         IGBT器件的剖面和等效电路见图1。

    由图1可见，IGBT是由一个MOS和一个npnp四层结构集成的器件。而MOS是金属—氧化物—半导体场效应管的简称。其中，氧化物通常是硅衬底上氧化而生成的SIO2，有时还迭加其他的氧化物层，例如Si3N4，Al2O3。通常设计这层SiO2的厚度ts：{{分页}}

    微电子系统：ts<1000A电力电子系统：ts≥1000A。

    SiO2，介质的击穿电压是1