随着功率MOSFET的工作电压和电流大幅度增加,芯片尺寸的不断减小,导致功率MOSFET器件芯片的内部电场进一步增大。这些因素对功率MOSFET的可靠性都提出了新的挑战。不断提高器件的可靠性成为了人们关注的热点。通过失效分析寻找失效机理,再从生产材料与封装工艺上进行改进,是提高器件可靠性行之有效的方法。本文的研究工作主要围绕功率器件的封装以及静电放电失效分析展开,论文可分为三个部分。第一部分系统研究了器件封装过程中可能产生的各种封装缺陷,根据功率器件的封装流程,系统总结分类了在功率器件生产过程中的常见的失效模式,失效分析流程和方法,失效分析设备。结果表明,功率器件封装失效机理可以根据封装工艺流程分成3个部分,芯片焊接(die attach)时的焊料缺陷,打线(wire bond)时的引线缺陷,最后塑封成型(molding)时的分层缺陷。对于比较复杂的封装缺陷,如因为打线外力对芯片造成的打线损伤(bonding damage),环境或操作不当造成芯片沾污等,还可以利用聚焦离子束(focused ion beam,FIB),能量弥散X射线探测器(energy dispersive X-ray detector,EDX)等分析手段。第二部分重点关注了器件的焊接层中空洞缺陷的种类及微分析方法,以及产生空洞的机理和影响空洞形成的因素。对于焊接层空洞的研究结果,发现在现有试验设计及参数窗口内,焊料的种类,回流曲线,焊盘和器件的镀层种类及其氧化程度和焊料形状,焊接压力对焊接层空洞率都有不同程度的影响。在焊料空洞的多种微分析手段当中,X-ray结合超声扫描显微镜的探测方法是最全面可靠的。论文的第三部分主要探讨了静电放电对功率器件可靠性的影响,分析了静电放电过程的失效机理,并且引入了金属引线静电放电的数学电热模型,并由此预测了功率器件的失效阈值。通过在静电放电试验机台上的模拟,该模型得到了验证,这有助于从设计阶段就估算功率器件的静电放电可靠性。