1、微电子学与固体电子学专业优秀论文 功率肖特基二极管的可靠性研究关键词：温度斜坡法模型 激活能 肖特基二极管 整流器件 可靠性评价 红外热像仪摘要：肖特基二极管(SBD)作为中、低功率 DC/DC 电源模块内整流器件的主要选择，广泛应用于航空航天和舰载武器装备中。由于工作中 SBD 的高功耗以及由此引起的自升温，其可靠性受到严重影响，是电源模块中最容易失效的器件之一。目前对 SBD 进行可靠性评价主要是依照国军标 548A、美军标 1016 等恒定应力加速寿命试验评价方法，其缺点为所需的样品较多、时间较长、费用高、效率低，不适于快速评估目前可靠性要求较高的 SBD 器件。而恒定电应力温度斜坡法(
2、CETRM)能够很好的解决上述问题。 本文使用恒定电应力温度斜坡法(CETRM)评价了 DC/DC 电源模块中关键器件 SBD 的可靠性，主要进行了以下三方面的工作： (1)在高温条件下，通过测得 SBD 在高温环境下的 I-V 特性曲线，提取出各支管子的理想因子 n 和势垒高度 B 这两个主要参数，得出 SBD 的理想因子 n 随着温度的增加而减小，势垒高度 B 随着温度的增加而增加的结论；通过 SBD 在高温环境下的 C-V 特性曲线，提取出各支管子势垒高度 B，得出的势垒高度 B 随着温度的增加而减小。这个变化趋势与通过 I-V 特性曲线提取出的势垒高度的变化刚好相反。 (2)利用红外热
3、像仪对 SC070H150A SBD 正、反向工作时的芯片表面温度扫描。虽然 SBD 在反向工作时，流经 SBD 的反向电流很小，但反向工作时 SBD 的芯片表面温度分布不均匀，局部的峰值温度超过SBD 正向工作时的芯片温度。所以 SBD 在反向工作时的失效不容忽视。 (3)利用温度斜坡法模型，对 SC070H150A SBD 进行直流电应力、序进温度应力加速寿命试验，得到 SBD 反向漏电流 IR、势垒高度 B 以及理想因子 n 的退化曲线，确定出失效敏感参数为反向漏电流 IR，并在失效机理一致的温度范围内求出了3 只样品的失效激活能：EC1=1.02eV，EC3=0.98eV，EC4=1.
4、07eV；外推出室温工作时样品的寿命分别为 tC1=8.98107 hr，tC3=4.8107 hr，tC4=3.65107 hr。证明了温度斜坡法可以用于预测大功率 SBD 的寿命。 (4)分析 SBD 退化原因如下：高温下 SBD 特性退化的主要原因为钠离子沾污使保护环内形成一个反型层；SBD 在加速寿命试验中特性退化的主要原因是 Al-Si界面处出现 Si 向 Al 中的固态溶解。通过对失效的 SBD 进行光发射显微镜扫描，发现 SBD 在反向电压下保护环处电场高，容易发生失效。正文内容肖特基二极管(SBD)作为中、低功率 DC/DC 电源模块内整流器件的主要选择，广泛应用于航空航天和舰
5、载武器装备中。由于工作中 SBD 的高功耗以及由此引起的自升温，其可靠性受到严重影响，是电源模块中最容易失效的器件之一。目前对 SBD 进行可靠性评价主要是依照国军标 548A、美军标 1016 等恒定应力加速寿命试验评价方法，其缺点为所需的样品较多、时间较长、费用高、效率低，不适于快速评估目前可靠性要求较高的 SBD 器件。而恒定电应力温度斜坡法(CETRM)能够很好的解决上述问题。 本文使用恒定电应力温度斜坡法(CETRM)评价了 DC/DC 电源模块中关键器件 SBD 的可靠性，主要进行了以下三方面的工作： (1)在高温条件下，通过测得 SBD 在高温环境下的 I-V 特性曲线，提取出各
6、支管子的理想因子 n 和势垒高度 B 这两个主要参数，得出 SBD 的理想因子 n 随着温度的增加而减小，势垒高度 B 随着温度的增加而增加的结论；通过 SBD 在高温环境下的 C-V 特性曲线，提取出各支管子势垒高度 B，得出的势垒高度 B 随着温度的增加而减小。这个变化趋势与通过 I-V 特性曲线提取出的势垒高度的变化刚好相反。 (2)利用红外热像仪对 SC070H150A SBD 正、反向工作时的芯片表面温度扫描。虽然 SBD 在反向工作时，流经 SBD 的反向电流很小，但反向工作时 SBD 的芯片表面温度分布不均匀，局部的峰值温度超过SBD 正向工作时的芯片温度。所以 SBD 在反向工
7、作时的失效不容忽视。 (3)利用温度斜坡法模型，对 SC070H150A SBD 进行直流电应力、序进温度应力加速寿命试验，得到 SBD 反向漏电流 IR、势垒高度 B 以及理想因子 n 的退化曲线，确定出失效敏感参数为反向漏电流 IR，并在失效机理一致的温度范围内求出了3 只样品的失效激活能：EC1=1.02eV，EC3=0.98eV，EC4=1.07eV；外推出室温工作时样品的寿命分别为 tC1=8.98107 hr，tC3=4.8107 hr，tC4=3.65107 hr。证明了温度斜坡法可以用于预测大功率 SBD 的寿命。 (4)分析 SBD 退化原因如下：高温下 SBD 特性退化的主
8、要原因为钠离子沾污使保护环内形成一个反型层；SBD 在加速寿命试验中特性退化的主要原因是 Al-Si界面处出现 Si 向 Al 中的固态溶解。通过对失效的 SBD 进行光发射显微镜扫描，发现 SBD 在反向电压下保护环处电场高，容易发生失效。肖特基二极管(SBD)作为中、低功率 DC/DC 电源模块内整流器件的主要选择，广泛应用于航空航天和舰载武器装备中。由于工作中 SBD 的高功耗以及由此引起的自升温，其可靠性受到严重影响，是电源模块中最容易失效的器件之一。目前对 SBD 进行可靠性评价主要是依照国军标 548A、美军标 1016 等恒定应力加速寿命试验评价方法，其缺点为所需的样品较多、时间
9、较长、费用高、效率低，不适于快速评估目前可靠性要求较高的 SBD 器件。而恒定电应力温度斜坡法(CETRM)能够很好的解决上述问题。 本文使用恒定电应力温度斜坡法(CETRM)评价了 DC/DC 电源模块中关键器件 SBD 的可靠性，主要进行了以下三方面的工作： (1)在高温条件下，通过测得 SBD 在高温环境下的 I-V 特性曲线，提取出各支管子的理想因子 n 和势垒高度 B 这两个主要参数，得出 SBD 的理想因子 n 随着温度的增加而减小，势垒高度 B 随着温度的增加而增加的结论；通过 SBD 在高温环境下的 C-V 特性曲线，提取出各支管子势垒高度 B，得出的势垒高度 B 随着温度的增
10、加而减小。这个变化趋势与通过 I-V 特性曲线提取出的势垒高度的变化刚好相反。 (2)利用红外热像仪对 SC070H150A SBD 正、反向工作时的芯片表面温度扫描。虽然 SBD 在反向工作时，流经 SBD 的反向电流很小，但反向工作时 SBD 的芯片表面温度分布不均匀，局部的峰值温度超过SBD 正向工作时的芯片温度。所以 SBD 在反向工作时的失效不容忽视。 (3)利用温度斜坡法模型，对 SC070H150A SBD 进行直流电应力、序进温度应力加速寿命试验，得到 SBD 反向漏电流 IR、势垒高度 B 以及理想因子 n 的退化曲线，确定出失效敏感参数为反向漏电流 IR，并在失效机理一致的
11、温度范围内求出了3 只样品的失效激活能：EC1=1.02eV，EC3=0.98eV，EC4=1.07eV；外推出室温工作时样品的寿命分别为 tC1=8.98107 hr，tC3=4.8107 hr，tC4=3.65107 hr。证明了温度斜坡法可以用于预测大功率 SBD 的寿命。 (4)分析 SBD 退化原因如下：高温下 SBD 特性退化的主要原因为钠离子沾污使保护环内形成一个反型层；SBD 在加速寿命试验中特性退化的主要原因是 Al-Si界面处出现 Si 向 Al 中的固态溶解。通过对失效的 SBD 进行光发射显微镜扫描，发现 SBD 在反向电压下保护环处电场高，容易发生失效。肖特基二极管(
12、SBD)作为中、低功率 DC/DC 电源模块内整流器件的主要选择，广泛应用于航空航天和舰载武器装备中。由于工作中 SBD 的高功耗以及由此引起的自升温，其可靠性受到严重影响，是电源模块中最容易失效的器件之一。目前对 SBD 进行可靠性评价主要是依照国军标 548A、美军标 1016 等恒定应力加速寿命试验评价方法，其缺点为所需的样品较多、时间较长、费用高、效率低，不适于快速评估目前可靠性要求较高的 SBD 器件。而恒定电应力温度斜坡法(CETRM)能够很好的解决上述问题。 本文使用恒定电应力温度斜坡法(CETRM)评价了 DC/DC 电源模块中关键器件 SBD 的可靠性，主要进行了以下三方面的
13、工作： (1)在高温条件下，通过测得 SBD 在高温环境下的 I-V 特性曲线，提取出各支管子的理想因子 n 和势垒高度 B 这两个主要参数，得出 SBD 的理想因子 n 随着温度的增加而减小，势垒高度 B 随着温度的增加而增加的结论；通过 SBD 在高温环境下的 C-V 特性曲线，提取出各支管子势垒高度 B，得出的势垒高度 B 随着温度的增加而减小。这个变化趋势与通过 I-V 特性曲线提取出的势垒高度的变化刚好相反。 (2)利用红外热像仪对 SC070H150A SBD 正、反向工作时的芯片表面温度扫描。虽然 SBD 在反向工作时，流经 SBD 的反向电流很小，但反向工作时 SBD 的芯片表
14、面温度分布不均匀，局部的峰值温度超过SBD 正向工作时的芯片温度。所以 SBD 在反向工作时的失效不容忽视。 (3)利用温度斜坡法模型，对 SC070H150A SBD 进行直流电应力、序进温度应力加速寿命试验，得到 SBD 反向漏电流 IR、势垒高度 B 以及理想因子 n 的退化曲线，确定出失效敏感参数为反向漏电流 IR，并在失效机理一致的温度范围内求出了3 只样品的失效激活能：EC1=1.02eV，EC3=0.98eV，EC4=1.07eV；外推出室温工作时样品的寿命分别为 tC1=8.98107 hr，tC3=4.8107 hr，tC4=3.65107 hr。证明了温度斜坡法可以用于预测
15、大功率 SBD 的寿命。 (4)分析 SBD 退化原因如下：高温下 SBD 特性退化的主要原因为钠离子沾污使保护环内形成一个反型层；SBD 在加速寿命试验中特性退化的主要原因是 Al-Si界面处出现 Si 向 Al 中的固态溶解。通过对失效的 SBD 进行光发射显微镜扫描，发现 SBD 在反向电压下保护环处电场高，容易发生失效。肖特基二极管(SBD)作为中、低功率 DC/DC 电源模块内整流器件的主要选择，广泛应用于航空航天和舰载武器装备中。由于工作中 SBD 的高功耗以及由此引起的自升温，其可靠性受到严重影响，是电源模块中最容易失效的器件之一。目前对 SBD 进行可靠性评价主要是依照国军标
16、548A、美军标 1016 等恒定应力加速寿命试验评价方法，其缺点为所需的样品较多、时间较长、费用高、效率低，不适于快速评估目前可靠性要求较高的 SBD 器件。而恒定电应力温度斜坡法(CETRM)能够很好的解决上述问题。 本文使用恒定电应力温度斜坡法(CETRM)评价了 DC/DC 电源模块中关键器件 SBD 的可靠性，主要进行了以下三方面的工作： (1)在高温条件下，通过测得 SBD 在高温环境下的 I-V 特性曲线，提取出各支管子的理想因子 n 和势垒高度 B 这两个主要参数，得出 SBD 的理想因子 n 随着温度的增加而减小，势垒高度 B 随着温度的增加而增加的结论；通过 SBD 在高温
17、环境下的 C-V 特性曲线，提取出各支管子势垒高度 B，得出的势垒高度 B 随着温度的增加而减小。这个变化趋势与通过 I-V 特性曲线提取出的势垒高度的变化刚好相反。 (2)利用红外热像仪对 SC070H150A SBD 正、反向工作时的芯片表面温度扫描。虽然 SBD 在反向工作时，流经 SBD 的反向电流很小，但反向工作时 SBD 的芯片表面温度分布不均匀，局部的峰值温度超过SBD 正向工作时的芯片温度。所以 SBD 在反向工作时的失效不容忽视。 (3)利用温度斜坡法模型，对 SC070H150A SBD 进行直流电应力、序进温度应力加速寿命试验，得到 SBD 反向漏电流 IR、势垒高度 B
18、 以及理想因子 n 的退化曲线，确定出失效敏感参数为反向漏电流 IR，并在失效机理一致的温度范围内求出了3 只样品的失效激活能：EC1=1.02eV，EC3=0.98eV，EC4=1.07eV；外推出室温工作时样品的寿命分别为 tC1=8.98107 hr，tC3=4.8107 hr，tC4=3.65107 hr。证明了温度斜坡法可以用于预测大功率 SBD 的寿命。 (4)分析 SBD 退化原因如下：高温下 SBD 特性退化的主要原因为钠离子沾污使保护环内形成一个反型层；SBD 在加速寿命试验中特性退化的主要原因是 Al-Si界面处出现 Si 向 Al 中的固态溶解。通过对失效的 SBD 进行
19、光发射显微镜扫描，发现 SBD 在反向电压下保护环处电场高，容易发生失效。肖特基二极管(SBD)作为中、低功率 DC/DC 电源模块内整流器件的主要选择，广泛应用于航空航天和舰载武器装备中。由于工作中 SBD 的高功耗以及由此引起的自升温，其可靠性受到严重影响，是电源模块中最容易失效的器件之一。目前对 SBD 进行可靠性评价主要是依照国军标 548A、美军标 1016 等恒定应力加速寿命试验评价方法，其缺点为所需的样品较多、时间较长、费用高、效率低，不适于快速评估目前可靠性要求较高的 SBD 器件。而恒定电应力温度斜坡法(CETRM)能够很好的解决上述问题。 本文使用恒定电应力温度斜坡法(CE
20、TRM)评价了 DC/DC 电源模块中关键器件 SBD 的可靠性，主要进行了以下三方面的工作： (1)在高温条件下，通过测得 SBD 在高温环境下的 I-V 特性曲线，提取出各支管子的理想因子 n 和势垒高度 B 这两个主要参数，得出 SBD 的理想因子 n 随着温度的增加而减小，势垒高度 B 随着温度的增加而增加的结论；通过 SBD 在高温环境下的 C-V 特性曲线，提取出各支管子势垒高度 B，得出的势垒高度 B 随着温度的增加而减小。这个变化趋势与通过 I-V 特性曲线提取出的势垒高度的变化刚好相反。 (2)利用红外热像仪对 SC070H150A SBD 正、反向工作时的芯片表面温度扫描。
21、虽然 SBD 在反向工作时，流经 SBD 的反向电流很小，但反向工作时 SBD 的芯片表面温度分布不均匀，局部的峰值温度超过SBD 正向工作时的芯片温度。所以 SBD 在反向工作时的失效不容忽视。 (3)利用温度斜坡法模型，对 SC070H150A SBD 进行直流电应力、序进温度应力加速寿命试验，得到 SBD 反向漏电流 IR、势垒高度 B 以及理想因子 n 的退化曲线，确定出失效敏感参数为反向漏电流 IR，并在失效机理一致的温度范围内求出了3 只样品的失效激活能：EC1=1.02eV，EC3=0.98eV，EC4=1.07eV；外推出室温工作时样品的寿命分别为 tC1=8.98107 hr
22、，tC3=4.8107 hr，tC4=3.65107 hr。证明了温度斜坡法可以用于预测大功率 SBD 的寿命。 (4)分析 SBD 退化原因如下：高温下 SBD 特性退化的主要原因为钠离子沾污使保护环内形成一个反型层；SBD 在加速寿命试验中特性退化的主要原因是 Al-Si界面处出现 Si 向 Al 中的固态溶解。通过对失效的 SBD 进行光发射显微镜扫描，发现 SBD 在反向电压下保护环处电场高，容易发生失效。肖特基二极管(SBD)作为中、低功率 DC/DC 电源模块内整流器件的主要选择，广泛应用于航空航天和舰载武器装备中。由于工作中 SBD 的高功耗以及由此引起的自升温，其可靠性受到严重
23、影响，是电源模块中最容易失效的器件之一。目前对 SBD 进行可靠性评价主要是依照国军标 548A、美军标 1016 等恒定应力加速寿命试验评价方法，其缺点为所需的样品较多、时间较长、费用高、效率低，不适于快速评估目前可靠性要求较高的 SBD 器件。而恒定电应力温度斜坡法(CETRM)能够很好的解决上述问题。 本文使用恒定电应力温度斜坡法(CETRM)评价了 DC/DC 电源模块中关键器件 SBD 的可靠性，主要进行了以下三方面的工作： (1)在高温条件下，通过测得 SBD 在高温环境下的 I-V 特性曲线，提取出各支管子的理想因子 n 和势垒高度 B 这两个主要参数，得出 SBD 的理想因子
24、n 随着温度的增加而减小，势垒高度 B 随着温度的增加而增加的结论；通过 SBD 在高温环境下的 C-V 特性曲线，提取出各支管子势垒高度 B，得出的势垒高度 B 随着温度的增加而减小。这个变化趋势与通过 I-V 特性曲线提取出的势垒高度的变化刚好相反。 (2)利用红外热像仪对 SC070H150A SBD 正、反向工作时的芯片表面温度扫描。虽然 SBD 在反向工作时，流经 SBD 的反向电流很小，但反向工作时 SBD 的芯片表面温度分布不均匀，局部的峰值温度超过SBD 正向工作时的芯片温度。所以 SBD 在反向工作时的失效不容忽视。 (3)利用温度斜坡法模型，对 SC070H150A SBD
25、 进行直流电应力、序进温度应力加速寿命试验，得到 SBD 反向漏电流 IR、势垒高度 B 以及理想因子 n 的退化曲线，确定出失效敏感参数为反向漏电流 IR，并在失效机理一致的温度范围内求出了3 只样品的失效激活能：EC1=1.02eV，EC3=0.98eV，EC4=1.07eV；外推出室温工作时样品的寿命分别为 tC1=8.98107 hr，tC3=4.8107 hr，tC4=3.65107 hr。证明了温度斜坡法可以用于预测大功率 SBD 的寿命。 (4)分析 SBD 退化原因如下：高温下 SBD 特性退化的主要原因为钠离子沾污使保护环内形成一个反型层；SBD 在加速寿命试验中特性退化的主
26、要原因是 Al-Si界面处出现 Si 向 Al 中的固态溶解。通过对失效的 SBD 进行光发射显微镜扫描，发现 SBD 在反向电压下保护环处电场高，容易发生失效。肖特基二极管(SBD)作为中、低功率 DC/DC 电源模块内整流器件的主要选择，广泛应用于航空航天和舰载武器装备中。由于工作中 SBD 的高功耗以及由此引起的自升温，其可靠性受到严重影响，是电源模块中最容易失效的器件之一。目前对 SBD 进行可靠性评价主要是依照国军标 548A、美军标 1016 等恒定应力加速寿命试验评价方法，其缺点为所需的样品较多、时间较长、费用高、效率低，不适于快速评估目前可靠性要求较高的 SBD 器件。而恒定电
27、应力温度斜坡法(CETRM)能够很好的解决上述问题。 本文使用恒定电应力温度斜坡法(CETRM)评价了 DC/DC 电源模块中关键器件 SBD 的可靠性，主要进行了以下三方面的工作： (1)在高温条件下，通过测得 SBD 在高温环境下的 I-V 特性曲线，提取出各支管子的理想因子 n 和势垒高度 B 这两个主要参数，得出 SBD 的理想因子 n 随着温度的增加而减小，势垒高度 B 随着温度的增加而增加的结论；通过 SBD 在高温环境下的 C-V 特性曲线，提取出各支管子势垒高度 B，得出的势垒高度 B 随着温度的增加而减小。这个变化趋势与通过 I-V 特性曲线提取出的势垒高度的变化刚好相反。
28、(2)利用红外热像仪对 SC070H150A SBD 正、反向工作时的芯片表面温度扫描。虽然 SBD 在反向工作时，流经 SBD 的反向电流很小，但反向工作时 SBD 的芯片表面温度分布不均匀，局部的峰值温度超过SBD 正向工作时的芯片温度。所以 SBD 在反向工作时的失效不容忽视。 (3)利用温度斜坡法模型，对 SC070H150A SBD 进行直流电应力、序进温度应力加速寿命试验，得到 SBD 反向漏电流 IR、势垒高度 B 以及理想因子 n 的退化曲线，确定出失效敏感参数为反向漏电流 IR，并在失效机理一致的温度范围内求出了3 只样品的失效激活能：EC1=1.02eV，EC3=0.98e
29、V，EC4=1.07eV；外推出室温工作时样品的寿命分别为 tC1=8.98107 hr，tC3=4.8107 hr，tC4=3.65107 hr。证明了温度斜坡法可以用于预测大功率 SBD 的寿命。 (4)分析 SBD 退化原因如下：高温下 SBD 特性退化的主要原因为钠离子沾污使保护环内形成一个反型层；SBD 在加速寿命试验中特性退化的主要原因是 Al-Si界面处出现 Si 向 Al 中的固态溶解。通过对失效的 SBD 进行光发射显微镜扫描，发现 SBD 在反向电压下保护环处电场高，容易发生失效。肖特基二极管(SBD)作为中、低功率 DC/DC 电源模块内整流器件的主要选择，广泛应用于航空
30、航天和舰载武器装备中。由于工作中 SBD 的高功耗以及由此引起的自升温，其可靠性受到严重影响，是电源模块中最容易失效的器件之一。目前对 SBD 进行可靠性评价主要是依照国军标 548A、美军标 1016 等恒定应力加速寿命试验评价方法，其缺点为所需的样品较多、时间较长、费用高、效率低，不适于快速评估目前可靠性要求较高的 SBD 器件。而恒定电应力温度斜坡法(CETRM)能够很好的解决上述问题。 本文使用恒定电应力温度斜坡法(CETRM)评价了 DC/DC 电源模块中关键器件 SBD 的可靠性，主要进行了以下三方面的工作： (1)在高温条件下，通过测得 SBD 在高温环境下的 I-V 特性曲线，
31、提取出各支管子的理想因子 n 和势垒高度 B 这两个主要参数，得出 SBD 的理想因子 n 随着温度的增加而减小，势垒高度 B 随着温度的增加而增加的结论；通过 SBD 在高温环境下的 C-V 特性曲线，提取出各支管子势垒高度 B，得出的势垒高度 B 随着温度的增加而减小。这个变化趋势与通过 I-V 特性曲线提取出的势垒高度的变化刚好相反。 (2)利用红外热像仪对 SC070H150A SBD 正、反向工作时的芯片表面温度扫描。虽然 SBD 在反向工作时，流经 SBD 的反向电流很小，但反向工作时 SBD 的芯片表面温度分布不均匀，局部的峰值温度超过SBD 正向工作时的芯片温度。所以 SBD
32、在反向工作时的失效不容忽视。 (3)利用温度斜坡法模型，对 SC070H150A SBD 进行直流电应力、序进温度应力加速寿命试验，得到 SBD 反向漏电流 IR、势垒高度 B 以及理想因子 n 的退化曲线，确定出失效敏感参数为反向漏电流 IR，并在失效机理一致的温度范围内求出了3 只样品的失效激活能：EC1=1.02eV，EC3=0.98eV，EC4=1.07eV；外推出室温工作时样品的寿命分别为 tC1=8.98107 hr，tC3=4.8107 hr，tC4=3.65107 hr。证明了温度斜坡法可以用于预测大功率 SBD 的寿命。 (4)分析 SBD 退化原因如下：高温下 SBD 特性
33、退化的主要原因为钠离子沾污使保护环内形成一个反型层；SBD 在加速寿命试验中特性退化的主要原因是 Al-Si界面处出现 Si 向 Al 中的固态溶解。通过对失效的 SBD 进行光发射显微镜扫描，发现 SBD 在反向电压下保护环处电场高，容易发生失效。肖特基二极管(SBD)作为中、低功率 DC/DC 电源模块内整流器件的主要选择，广泛应用于航空航天和舰载武器装备中。由于工作中 SBD 的高功耗以及由此引起的自升温，其可靠性受到严重影响，是电源模块中最容易失效的器件之一。目前对 SBD 进行可靠性评价主要是依照国军标 548A、美军标 1016 等恒定应力加速寿命试验评价方法，其缺点为所需的样品较
34、多、时间较长、费用高、效率低，不适于快速评估目前可靠性要求较高的 SBD 器件。而恒定电应力温度斜坡法(CETRM)能够很好的解决上述问题。 本文使用恒定电应力温度斜坡法(CETRM)评价了 DC/DC 电源模块中关键器件 SBD 的可靠性，主要进行了以下三方面的工作： (1)在高温条件下，通过测得 SBD 在高温环境下的 I-V 特性曲线，提取出各支管子的理想因子 n 和势垒高度 B 这两个主要参数，得出 SBD 的理想因子 n 随着温度的增加而减小，势垒高度 B 随着温度的增加而增加的结论；通过 SBD 在高温环境下的 C-V 特性曲线，提取出各支管子势垒高度 B，得出的势垒高度 B 随着
35、温度的增加而减小。这个变化趋势与通过 I-V 特性曲线提取出的势垒高度的变化刚好相反。 (2)利用红外热像仪对 SC070H150A SBD 正、反向工作时的芯片表面温度扫描。虽然 SBD 在反向工作时，流经 SBD 的反向电流很小，但反向工作时 SBD 的芯片表面温度分布不均匀，局部的峰值温度超过SBD 正向工作时的芯片温度。所以 SBD 在反向工作时的失效不容忽视。 (3)利用温度斜坡法模型，对 SC070H150A SBD 进行直流电应力、序进温度应力加速寿命试验，得到 SBD 反向漏电流 IR、势垒高度 B 以及理想因子 n 的退化曲线，确定出失效敏感参数为反向漏电流 IR，并在失效机
36、理一致的温度范围内求出了3 只样品的失效激活能：EC1=1.02eV，EC3=0.98eV，EC4=1.07eV；外推出室温工作时样品的寿命分别为 tC1=8.98107 hr，tC3=4.8107 hr，tC4=3.65107 hr。证明了温度斜坡法可以用于预测大功率 SBD 的寿命。 (4)分析 SBD 退化原因如下：高温下 SBD 特性退化的主要原因为钠离子沾污使保护环内形成一个反型层；SBD 在加速寿命试验中特性退化的主要原因是 Al-Si界面处出现 Si 向 Al 中的固态溶解。通过对失效的 SBD 进行光发射显微镜扫描，发现 SBD 在反向电压下保护环处电场高，容易发生失效。肖特基
37、二极管(SBD)作为中、低功率 DC/DC 电源模块内整流器件的主要选择，广泛应用于航空航天和舰载武器装备中。由于工作中 SBD 的高功耗以及由此引起的自升温，其可靠性受到严重影响，是电源模块中最容易失效的器件之一。目前对 SBD 进行可靠性评价主要是依照国军标 548A、美军标 1016 等恒定应力加速寿命试验评价方法，其缺点为所需的样品较多、时间较长、费用高、效率低，不适于快速评估目前可靠性要求较高的 SBD 器件。而恒定电应力温度斜坡法(CETRM)能够很好的解决上述问题。 本文使用恒定电应力温度斜坡法(CETRM)评价了 DC/DC 电源模块中关键器件 SBD 的可靠性，主要进行了以下
38、三方面的工作： (1)在高温条件下，通过测得 SBD 在高温环境下的 I-V 特性曲线，提取出各支管子的理想因子 n 和势垒高度 B 这两个主要参数，得出 SBD 的理想因子 n 随着温度的增加而减小，势垒高度 B 随着温度的增加而增加的结论；通过 SBD 在高温环境下的 C-V 特性曲线，提取出各支管子势垒高度 B，得出的势垒高度 B 随着温度的增加而减小。这个变化趋势与通过 I-V 特性曲线提取出的势垒高度的变化刚好相反。 (2)利用红外热像仪对 SC070H150A SBD 正、反向工作时的芯片表面温度扫描。虽然 SBD 在反向工作时，流经 SBD 的反向电流很小，但反向工作时 SBD
39、的芯片表面温度分布不均匀，局部的峰值温度超过SBD 正向工作时的芯片温度。所以 SBD 在反向工作时的失效不容忽视。 (3)利用温度斜坡法模型，对 SC070H150A SBD 进行直流电应力、序进温度应力加速寿命试验，得到 SBD 反向漏电流 IR、势垒高度 B 以及理想因子 n 的退化曲线，确定出失效敏感参数为反向漏电流 IR，并在失效机理一致的温度范围内求出了3 只样品的失效激活能：EC1=1.02eV，EC3=0.98eV，EC4=1.07eV；外推出室温工作时样品的寿命分别为 tC1=8.98107 hr，tC3=4.8107 hr，tC4=3.65107 hr。证明了温度斜坡法可以
40、用于预测大功率 SBD 的寿命。 (4)分析 SBD 退化原因如下：高温下 SBD 特性退化的主要原因为钠离子沾污使保护环内形成一个反型层；SBD 在加速寿命试验中特性退化的主要原因是 Al-Si界面处出现 Si 向 Al 中的固态溶解。通过对失效的 SBD 进行光发射显微镜扫描，发现 SBD 在反向电压下保护环处电场高，容易发生失效。特别提醒 ：正文内容由 PDF 文件转码生成，如您电脑未有相应转换码，则无法显示正文内容，请您下载相应软件，下载地址为 http:/ 。如还不能显示，可以联系我 q q 1627550258 ，提供原格式文档。我们还可提供代笔服务，价格优惠，服务周到，包您通过。
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