Power MOSFET에서 Source voltage 저하에 관한 Failure analysis

Failure analysis about deterioration of Source voltage in Power MOSFET

본 연구는 switching mode 의 Power NMOSFET failure mode 에 관하여 분석하고 원인을 규명하였다. 분석된 power NMOSFET은 30V급이며, vender A의 상용화 제품이다. 발생한 failure mode는 power switch 회로에서 특정 ID 를 detect 하지 못하는 mode 였다. 측정결과 source voltage 가 저하되었으며, power NMOSFET DC 동작특성 분석 결과 Vgs 변화에 따라 Id 가 저하되었다. Fail 된 power MOSFET 특성값 reference는 동일 LOT의 양품을 선정하였다. De-cap후 Inversion 과 Accumulation mode 별로 Photoemission spectrum analyzer(PSA) 분석 방법을 적용하였다. 결과 accumulation mode 에서 intensity가 감소하였으며, forward diode mode에서 국소적으로 변화하는 영역이 검출되었다. SEM 분석결과 gate metal 과 source metal 의 micro-contact 이 이루어져 있었다. 이 경우 gate metal 과 source metal 사이 close loop 를 형성하여 gate charge량을 변화시켜 power NMOSFET의 출력을 저하하는 failure mode가 발생됨을 분석할 수 있었다.