一、定义
IGSS是指MOSFET在漏-源极短接,栅-源极之间施加一定电压VGS时,栅源之间流过的泄漏电流。
在理想情况下,MOSFET的栅极与源极之间是绝缘的(由栅氧及BPSG等介质阻隔),不应该有电流通过,但是由于实际制造工艺质量、缺陷等因素,还是会有极小的电流从栅极流到源极,正常情况为nA级。
二、测试方法
1、规定温度下,将漏极(D)与源极(S)短接;
2、在栅极(G)与源极(S)之间加指定电压VGS(一般为器件额定栅极电压);
3、测试栅极(G)与源极(S)之间电流即为IGSS;
如下图:

功率MOSFET的栅源间漏电,除了测试IGSS外还测试ISGS,测试方法相同,栅-源极间加反压,电流方向与IGSS相反。可更全面评估MOSFET的栅-源极间的绝缘性能,排除潜在失效风险。
三、常见失效原因
正常情况下,MOSFET的IGSS很小,一般在nA级(通常<100nA);出现IGSS异常的芯粒,电流值会达到μA甚至mA级。常见的失效原因有以下几种:
1、多晶栅与体Si之间的漏电

如上图,多晶栅与体Si之间主要由栅氧隔绝,两者之间出现漏电异常,主要就是栅氧层绝缘性能遭到破坏导致。影响栅氧绝缘性能的因素有:栅氧工艺、多晶刻蚀、多晶质量及过程颗粒等。
2、多晶栅与源极金属之间的漏电

如上图,多晶栅与源极金属主要由BPSG等绝缘介质隔绝,两者之间出现漏电异常,主要是介质绝缘性能遭到破坏导致。影响其绝缘性能的因素有:介质厚度、接触孔套刻偏差、孔湿法腐蚀横向钻蚀及封装打线损伤等。
3、栅极金属与源极金属之间的漏电
栅极金属与源极金属,由金属刻蚀刻开区分离;导致其未完全分离的因素有:金属刻蚀不净、光刻胶残留及金属淀积形貌差等
如何通过电参数简单判断IGSS失效原因?
IGSS失效时,若BVDSS、IDSS等参数正常,一般为源极金属与多晶栅、或源极金属与栅极金属之间漏电导致;若是BVDSS、IDSS等参数也异常,一般为多晶栅与体Si之间漏电导致。
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