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GaAs单片微波集成电路（MMIC）失效分析和评价技术

作　者: 宋增超
导　师: 李志国
学　校: 北京工业大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: MMIC 可靠性 快速评价 温度斜坡法 失效分析
分类号: TN61
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 430次
引　用: 6次
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内容摘要


GaAs MMIC由于良好的微波性能广泛应用于通讯、卫星、雷达等军用和民用高科技领域。本论文对GaAs MMIC失效机理和快速评价技术进行了研究。通过温度斜坡试验，对器件试验前后的I-V特性的对比分析和微结构的分析表明，欧姆接触退化和栅下沉共同导致了器件的失效。高温下器件I-V特性曲线有上翘现象出现，低温情况下未观察到此现象，这是由于高温下的热电子效应所致。有源元件控制着GaAs MMIC的失效特征，但在早期失效中，无源元件的失效起主要作用，可通过改进工艺和工艺筛选加以剔除。对GaAs MMIC互连出现的烧毁现象的显微分析表明，主要是空气桥金属化层过薄，尤其是搭接处易出现塌陷，金属层加厚后，互连线的烧毁能力有明显改善。针对目前常规评价方法不能适应当前微电子器件快速发展的需求，提出了恒定电应力的温度斜坡法（简称TRM法），动态观察和分析器件退化的全过程，应用此方法给出了实验样品的失效激活能和寿命预测值，并与常规方法进行了比较，得到了比较一致的结果。在计算寿命的过程中，综合考虑了电应力和温度应力，根据失效判据，选取实验过程中相应的温度段，采用能量积分的方法来外推器件的寿命。与常规试验对比证明，本试验方法所需样品少，测试时间短，成本低，效率高，试验结果同常规方法有可比性。通过本实验，已经摸索出了一种微电子器件快速评价的新方法。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-7
第1章 绪论  7-11
  1．1 引言  7-8
  1．2 课题背景及意义  8-10
  1．3 论文研究主要内容  10-11
第2章 GaAs MMIC组成与结构  11-25
  2．1 GaAs材料性质简介  11-12
  2．2 GaAs MESFET及其可靠性研究进展  12-15
  2．3 MMIC中常用无源元件  15-22
    2．3．1 平面电阻  16-18
    2．3．2 平面电容  18-19
    2．3．3 平面电感  19-20
    2．3．4 传输线  20
    2．3．5 空气桥和通路孔  20-22
  2．4 GaAs MMIC可靠性研究进展  22-25
第3章 GaAs MMIC和MESFE失效敏感参数和失效激活能的快速提取技术  25-44
  3．1 失效敏感参数和失效激活能的快速提取  25-33
    3．1．1 恒定电应力温度斜坡法  26-28
    3．1．2 焦耳热自升温的测量  28-33
    3．1．3 本方法的特点  33
  3．2 失效标准的设定和敏感参数的选取  33-35
  3．3 实验应力的选取  35-36
  3．4 测试时间间隔的选取  36-37
  3．5 热分布的测定及其对实验结果的影响  37
  3．6 实验样品与实验系统  37-44
    3．6．1 实验样品  38-41
    3．6．2 实验系统  41-44
第4章 GaAs MMIC和GaAs MESFE失效分析以及数据点的选取  44-69
  4．1 GaAs MESFET的主要失效模式  44-51
    4．1．1 金属界面导致的失效  45-48
    4．1．2 应力导致的失效  48-51
    4．1．3 机械应力导致的失效  51
    4．1．4 环境因素导致的失效  51
  4．2 GaAs MESFET的失效分析  51-57
  4．3 GaAs MMIC的主要失效模式  57-60
    4．3．1 电阻  58
    4．3．2 电容  58-59
    4．3．3 电感  59
    4．2．4 传输线  59
    4．2．5 通孔  59
    4．2．6 空气桥  59
    4．2．7 封装效应  59-60
  4．4 GaAs MMIC的失效分析  60-68
    4．4．1 行波放大器MMIC X011的失效分析  60-66
    4．4．2 大功率MMIC X008失效分析  66-68
  4．4 数据点的选取  68-69
第5章 快速评价技术及外推寿命的初步研究  69-78
  5．1 常规可靠性寿命加速试验方法简介及局限性  69-71
  5．2 基于Arrhenius方程的温度斜坡法  71-72
  5．3 基于Arrhenius方程的温度斜坡法的改进  72-78
结论  78-80
参考文献  80-84
攻读学位期间发表的论文  84-85
致谢  85

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 电子元件、组件 > 微波元件、微波铁氧体元件
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