IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘闸双极晶体管)，结合MOS结构的电压控制与双极性载子传输特性，透过闸极（Gate）电压，控制集极（Collector）与射极（Emitter）之间的主电流。典型结构为正面射极、背面集极，由漂移区承受高压，并利用电子与电洞共同导电降低损耗，兼具高输入阻抗、高电流密度与低导通压降，适合高功率应用。

IGBT模块除了晶粒，还包含接合层、功率基板、金属互连与封装材料，部分产品另有散热铜底板。这些结构有助于导电、绝缘与散热，却也让内部缺陷更难被看见。

当模块发生漏电(如ICES / IGES异常)或短路时，正面观察可先确认打线脱落（Wire Lift-off）、封装爆裂等明显损伤；但若异常来自晶粒内部，往往会遇到以下三项限制：

（一）金属遮蔽：

晶粒正面大面积的射极金属层（Emitter Metal）与厚铜夹板(Copper Clip)，可能阻挡雷射或红外光观察的路径，导致OBIRCH、InGaAs等定位设备无法侦测下方的MOS闸极结构与信道。

（二）热扩散：

顶部金属导热性极佳，可能将局部热量向外传导，使热点范围变大，不易提供精确坐标，供后续进行切片分析。

（三）制备损伤：

模块内部可能灌满硅凝胶(Silicone Gel)或环氧树脂，样品制备时开盖与除胶若处理不当，可能拉断键合线或腐蚀金属，改变原始失效特征。

因此，当正面观察受限，可评估从晶粒背面进行定位。但背面也可能有底板、接合层、陶瓷基板及金属遮蔽，必须先移除相关结构。

关键在于能否均匀移除遮蔽物，同时确认原始电性异常仍可重现，才能为后续背向观察与失效定位建立条件。

接着，我们将不藏私地分享宜特失效分析实验室如何运用独家手法找出IGBT芯片的失效点。主要六项步骤如下，从模块异常追到晶粒缺陷：

步骤一：确认电性，缩小异常范围

透过电性量测，先确认IGBT芯片电性失效特征，如短路(Short)、漏电(Leakage)、高阻值(High Resistance)，再依模块电路与端点配置，缩小异常相位及疑似晶粒范围。若多颗晶粒（Die）并联，则需搭配结构信息与失效定位技术进行区分，进一步找出异常来源。若想知道IGBT模块哪一相出问题？欢迎来信索取《IGBT模块三相异常检测｜脚位与量测点速查图》，从脚位到量测点，一张图快速对照。

步骤二：宜特独家手法移除基板结构，露出IGBT晶背

IGBT模块的晶粒下方可能有接合层、功率基板与散热底板。宜特可依不同结构规划移除流程，搭配客制化化学试剂，均匀移除相关材料，露出晶粒背面。

步骤三：比对电性与红外线影像，确认制备状态

处理后，再确认原始电性异常是否仍存在，并以红外光学显微镜（IROM）检查晶背。若影像不清楚，则评估金属残留、硅厚度或表面状态等因素，再进行必要处理，建立背向分析所需的观察条件。

步骤四：深度去金属化与电性最终验证

进行第二次客制化化学试剂去除残留金属薄膜，并再次确认IGBT芯片电性与红外线影像。此时可利用背向光学显微镜进一步观察晶背结构及疑似异常区域；实际观察内容需依组件设计而异。

步骤五：依讯号特性选工具，找出疑似异常位置

依据不同的电性失效模式，经由直流通电，并透过适合的亮点(Hot Spot)失效分析工具进行定位，包括激光束电阻异常侦测(Optical Beam Induced Resistance Change，简称OBIRCH)、热辐射微光显微镜(Thermal EMMI)、砷化镓铟微光显微镜(InGaAs)，请见表一。OBIRCH观察雷射引发的电性变化；Thermal EMMI与InGaAs则分别撷取相关热讯号或发光点。

藉由失效点定位设备找出可能的异常热点(Hot Spot)位置，以利后续的背向DB-FIB或TEM切片分析，顺利找到异常点。实际适用性需依失效模式、电性条件、光学穿透条件及是否存在可侦测的Hot Spot而定。

步骤六：背向DB-FIB或TEM局部截面分析，进一步确认

不论是在光学显微镜下发现疑似异常点，或是已经有准确的热点定位，接下来可进行背向双束聚焦离子束(Dual-beam FIB，简称DB-FIB)局部截面分析，并依需求制备穿透式电子显微镜(Transmission Electron Microscopy，简称TEM)试片，再透过TEM进行奈米尺度结构与材料分析，以进一步厘清失效原因。

定位影像出现亮点，代表分析有了值得追查的线索，但仍不能直接视为失效原因。发热或发光可能与缺陷直接相关，也可能是异常电流路径造成的后续现象，需要透过结构与电性证据交叉判读。

若能搭配良品、失效发生条件与操作历程，便更有机会厘清缺陷与异常的关系。从模块端点测到异常，到晶粒内部确认缺陷，每一阶段都会影响下一步判断。