當(dāng)面對(duì)客戶返回的失效產(chǎn)品時(shí)，往往被要求給出失效的根本原因，是否產(chǎn)品存在潛在的設(shè)計(jì)或質(zhì)量問題等，這就要求我們要針對(duì)于失效產(chǎn)品進(jìn)行細(xì)節(jié)縝密的分析。我一直認(rèn)為一個(gè)好的售后產(chǎn)品分析工程師都可以成為一位接觸的偵探。他的任務(wù)就是根據(jù)產(chǎn)品中失效的現(xiàn)象（案發(fā)現(xiàn)場）來找出產(chǎn)生失效的根本原因（真兇），他們沒有可以在眼前回放當(dāng)時(shí)失效場景的超能力，只有通過產(chǎn)品的一些蛛絲馬跡來破案。
天下沒有不留破綻的罪犯，那么Mosfet的失效也有一些規(guī)律可循。本文將更具供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)來分享Mosfet元件EOS（Electrical Over Stress）的失效特征。
EOS主要是由于元件承載了過大的電流或電壓，超過了Mosfet的能力導(dǎo)致了至少兩個(gè)或者三個(gè)管腳短路在一起。另外從 MOSFET 的封裝燒毀的痕跡，晶圓的裂痕是可以判斷出引起是失效的故障事件的類型，通常由下面的四種情況：
- ESD（機(jī)械模式和人體模式）
- UIS 工作 - 通常叫做雪崩或者耐久性
- 線性工作模式
- 過電流
1. ESD
1.1 機(jī)械模式
失效條件：
機(jī)械模式的 ESD 是模擬一個(gè)超過了柵極源極或柵極漏極之間的氧化物所能承受的最大值的電壓脈沖施加到 Mosfet上。在電壓源和 Mosfet之間會(huì)有一個(gè)最小的串聯(lián)電阻，這就會(huì)導(dǎo)致 Mosfet的柵極電壓迅速上升，最終導(dǎo)致Mosfet失效。
失效特征：
Mosfet結(jié)構(gòu)中邊緣的單元是靠近柵極的，也是一個(gè)容易失效的地方。外邊緣的單元和柵極附近的單元是最先承受到來的電壓脈沖的。結(jié)果也就會(huì)是第一個(gè)超過柵極氧化物能力的位置。
1.2 人體模式
失效條件：
人體模式的 ESD 模擬了一個(gè)已經(jīng)超過了柵極源極或柵極漏極之間的氧化物所能承受的最大電壓的尖峰電壓施加到 Mosfet上。在電壓源和 Mosfet之間有一個(gè)1500 Ω的串聯(lián)電阻，它可以限制 Mosfet柵極電壓的上升速率。無論是人體接觸，電氣測(cè)試設(shè)備或是多功能的電路都能很容易地提供這樣的電壓脈沖。
失效特征：
失效通常發(fā)生在 Mosfet結(jié)構(gòu)的邊緣位置的單元中。外側(cè)邊緣的單元和靠近柵極
的單元是最先受到電壓脈沖的沖擊的，這里也是電壓超過柵極氧化物能力的第一個(gè)
地方。由于柵極電壓緩慢地上升，失效位置并不會(huì)表現(xiàn)出非常明顯的有靠近柵極的
趨勢(shì)，在這一點(diǎn)上人體模式和機(jī)械模式是不同的。
2. UIS 工作 - 通常叫做雪崩或者耐久性
失效條件：
UIS 模擬的是當(dāng)電路中存在一個(gè)電感，并當(dāng) Mosfet關(guān)閉時(shí)的情況。電感量可以是任意的線圈或是寄生的。因?yàn)殡姼兄械碾娏鞑⒉荒芩查g衰減到0，Mosfet的漏極源極電壓上升，器件就會(huì)進(jìn)入雪崩擊穿，之前存儲(chǔ)在電感中的能量就會(huì)通過 Mosfet 釋放。這就有可能導(dǎo)致Mosfet的失效。
失效特征：
失效點(diǎn)可以在一個(gè) Mosfet基礎(chǔ)單元中找到。燒毀的痕跡在外形上通常是圓的，這表示一個(gè)失效點(diǎn)中心位置以及隨后發(fā)生了熱損壞。如果雪崩事件的持續(xù)時(shí)間為ms級(jí)別的，就會(huì)在流過最大電流的晶圓中間的位置呈現(xiàn)出燒過的痕跡。因?yàn)檫B接引線和晶圓結(jié)合的位置的電流密度較高，所以失效的位置經(jīng)常出現(xiàn)在這里。但是因?yàn)橛猩崞拇嬖?，所以往往并不?huì)在連接引線的結(jié)點(diǎn)的正下方出現(xiàn)失效，而是發(fā)生在晶圓最熱的地方。對(duì)于 µs 級(jí)的短暫的雪崩事件，燒毀的痕跡可能發(fā)生在整個(gè)晶圓的任意地方。這種情況下不太可能電流匯集在一起或者在這個(gè)事件段內(nèi)器件給自己加熱，所以器件內(nèi)部的溫升是比較均勻的。即使對(duì)于更短的雪崩事件，由于邊緣地方的單元是不連續(xù)的，燒毀可能會(huì)發(fā)生在晶圓的轉(zhuǎn)角處。
3. 線性工作模式
失效條件：
線性工作模式通常發(fā)生在器件開關(guān)或是鉗位的感性負(fù)載應(yīng)用中。除非超出了SOA安全工作區(qū)域，這本身并不是一個(gè)錯(cuò)誤的工作狀態(tài)。線性模式EOS模擬的是當(dāng)一個(gè)Mosfet工作在線性模式很長時(shí)間的情況。這種情況也有可能發(fā)生在當(dāng)試圖導(dǎo)通Mosfet，而柵極的驅(qū)動(dòng)電壓又過低的時(shí)候。還有可能出現(xiàn)在施加較高的漏極電壓，并試圖維持住Mosfet 關(guān)閉的時(shí)候。如果柵極的連接斷了，柵極電壓的容性會(huì)上升，也有可能出現(xiàn)線性模式的失效。
失效特征：
晶圓的最熱點(diǎn)就會(huì)是失效的位置，通常會(huì)出現(xiàn)在晶圓中間的部位。晶圓的中間位置往
往是流過最大電流，且散熱能力下降的地方。失效的位置也會(huì)出現(xiàn)在連接線和晶圓結(jié)
合的位置，因?yàn)檫@里的電流密度最高，但由于有散熱片的原因，失效往往不會(huì)出現(xiàn)在
結(jié)點(diǎn)的正下方。
4. 過電流
失效條件：
如果在電路中沒有能夠限制電流的器件，當(dāng)Mosfet導(dǎo)通時(shí)就會(huì)出現(xiàn)過電流的情況，導(dǎo)致供電電壓完全加在了Mosfet的漏極源極端子上。一般會(huì)發(fā)生在負(fù)載短路時(shí)。也有可能發(fā)生在半橋的配置中，如果上下Mosfet同時(shí)開通后，隨后就會(huì)發(fā)生過電流。
失效特征：
失效位置起初發(fā)生在承載電流的引線或夾片與晶圓連接的地方。通常來說這種損壞是很多的，但是當(dāng)過電流時(shí)，會(huì)看到金屬和焊接點(diǎn)溶化后的痕跡散布在整個(gè)晶圓的表面。對(duì)于打隱線的封裝，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)引線融化。對(duì)于 clip-bonded 的封裝，通常會(huì)觀察到晶圓出現(xiàn)裂痕。
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