基于Arrhenius模型快速評(píng)價(jià)功率VDMOS可靠性

　　圖2為試驗(yàn)中漏源電流IDS退化圖（3＃、7＃、15＃為例），其偏置均為VDS=10.1V、VGS=4.8V?？梢钥闯鲈谌M溫度應(yīng)力作用下，漏源電流IDS均出現(xiàn)不同程度的下降，且隨著應(yīng)力的增大，下降幅度增加，溫度應(yīng)力加速器件參數(shù)退化，與阿列尼斯方程符合較好。

　　本試驗(yàn)的失效分布圖如圖3所示，由圖看出本試驗(yàn)在三組溫度應(yīng)力下，樣管的失效分布呈三條相互平行的直線，說明在該試驗(yàn)中樣管的失效機(jī)理是一致的，且由圖可知較高的溫度應(yīng)力可以更快地加速參數(shù)退化，器件達(dá)到失效所需時(shí)間更短。此結(jié)果與恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)理論相符，說明本試驗(yàn)是一個(gè)比較成功的恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)。

　　3.3 數(shù)據(jù)分析

　　本試驗(yàn)樣本容量小，故采用精度較高的“最好線性無偏差估計(jì)”（BLUE）法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。結(jié)果如下：①功率VDMOS在室溫下（結(jié)溫117℃）工作時(shí)的壽命特征值為3.67×106h；②功率VDMOS的主要失效模式是漏源電流的退化，其失效激活能E=0.54eV；③形狀參數(shù)m的加權(quán)平均值m=1.373；④加速系數(shù)τ:τ(240～117℃)≈47.9145，τ(255～117℃)≈67.8953，τ(270～117℃)≈94.3733。

　　4 結(jié)果分析

　　對(duì)三組試驗(yàn)中的失效樣管進(jìn)行結(jié)之間（pin-to-pin）電特性測(cè)試（第三端開路）。圖4、5所示分別為失效樣管（以3＃為例）與未失效樣管（以5＃為例）的柵源I-V特性及柵漏I-V特性比較。

　　從失效樣管的柵源I-V特性及柵漏I-V特性可以判斷其柵極出現(xiàn)較大漏電流，說明柵極失去其絕緣能力，發(fā)生柵極累積失效。

　　由VDMOS工作原理可得，柵極發(fā)生失效時(shí)，其失去絕緣能力，因此當(dāng)ｐ區(qū)反型形成溝道時(shí)，部分電子通過已擊穿的柵極形成柵極漏電流，使得形成漏源電流的電子減少，造成漏源電流IDS降低。通過上述試驗(yàn)及理論分析可以確定漏源電流的下降是由柵極累積失效而引起的。進(jìn)一步的柵極失效原因正在研究中，其結(jié)果將在后續(xù)工作中給予介紹。

　　5 結(jié)論

　　對(duì)功率VDMOS在高溫環(huán)境下進(jìn)行恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)得到：

　　①室溫下工作時(shí)（結(jié)溫117℃），其壽命特征值t=3.67×106h，失效激活能E=0.54eV，這些較為完整的可靠性數(shù)據(jù)為功率VDMOS類型器件在今后的生產(chǎn)和應(yīng)用中提供參考價(jià)值。

　?、诤愣☉?yīng)力加速壽命試驗(yàn)中功率VDMOS的主要失效模式是漏源電流IDS的退化，其失效機(jī)理是柵極累積失效。