N-Channel MOSFET 失效分析

1 失效背景

客户反馈其生产的某批次产品出现不能正常开机的现象，对失效产品局部加热后，产品又能恢复正常工作。

2 分析过程简述

1）电性能测试

对电路进行排查，结果显示失效样品的器件Q2引脚信号出现异常，该器件为N-Channel MOSFET，具体表现为：NG样品Q2的D极电位正常，但是对G极的反馈信号无动作。Q2不能正常工作致使电源电路的DC3.3V输出下降，该输出达不到设计要求，将会直接导致系统出现不能正常开机。

图1 正常样品与失效样品Q2 pin脚信号对比

2）外观检查和X-Ray透视

对样品进行外观检查和X-Ray透视对比，未发现任何异常。

3）动态性能测试

测试结果显示：VDS固定，当器件在VGS作用下，DS之间沟道打开，随着VGS增大，ID也会随之增大，NG样品在DS之间沟道打开后，出现ID突然下降至0的情况，对其进行加热，该功能性测试即可恢复正常，静置一段时间后，失效现象又会复现。出现上述现象的可能原因包括：a）Q2器件G与S之间存在漏电，导致加载在G端电压下降至不足以开启D与S之间的导电沟道；b）Q2器件D与S或者G与S之间存在开路。

图3 动态性能测试（VGS-IDD）

4）C-SAM+切片+SEM

C-SAM测试结果显示NG样品固晶层分层明显；SEM确认了这一现象：1）失效批次样品的Q2固晶层出现明显的分层不良；2）失效批次样品的固晶层明显比正常批次样品厚。

图4 SEM照片

3 总结与结论

由于客户无法提供未使用过的失效批次Q2样品，因此进一步的验证试验无法开展，但是鉴于失效样品具有明显的批次性特征以及正常样品未出现类似失效现象，本报告认为失效批次器件的本身质量问题是导致本次失效的直接原因，与器件组装无关。

作者：章锐华，王君兆