自20世纪80年代起,现代功率半导体技术飞速发展至今,以IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)为代表的现代功率器件技术对于促进传统工业和高新技术产业的发展有着至关重要的作用。IGBT是一种混合型的电力电子器件,具有工作频率高,驱动电路简单,热稳定性好等优点,广泛应用于工业控制、智能电网、轨道交通以及家电等领域。近年来,人们对功率器件的失效问题越来越重视。本文基于与国内某半导体企业合作的项目,主要任务是针对场截止(Field Stop,FS)型IGBT芯片数值模型的建立以及IGBT模块的失效分析工作,以促进IGBT在国内的发展。1、本文在对IGBT结构、工作原理、静态及开关特性充分了解的基础上,详细阐述和总结了IGBT各种可能的失效机理,着重对由闩锁效应和雪崩击穿引起的失效问题进行了深入的分析。例如,由IGBT发生动态雪崩时产生的电流丝,总结出过电压失效的本质是器件结温过高而导致的热失效。2、本文通过对一个IGBT模块实物作解剖测试分析,利用高压源表、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、光学显微镜及微光显微镜(Emission Microscope,EMMI)对失效模块中的IGBT芯片进行电测试、去除封装然后剥离芯片,通过EMMI测试对失效点进行定位,对芯片切割、染结之后进行SEM观察,最后得出失效原因并提出改进建议,完成IGBT失效分析的整个过程。3、设计出一套基于芯片层面的失效分析流程,以及对应的测试分析方法,并建立标准化的IGBT模块分析规范,为今后芯片在生产、封装及应用过程中可能出现的相关问题提供行之有效的分析手段,对IGBT芯片的失效分析有一定的指导意义。