GaAs单片微波集成电路（MMIC）失效分析和评价技术

摘要

对GaAs器件的失效机理进行了较为系统的阐述,并对MMIC中无源元件的失效对器件的影响进行了较详细的分析并提出改进方案.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,该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.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1引言

1.2课题背景及意义

1.3论文研究主要内容

第2章GaAs MMIC组成与结构

2.1 GaAs材料性质简介

2.2 GaAs MESFET及其可靠性研究进展

2.3 MMIC中常用无源元件

2.3.1平面电阻

2.3.2平面电容

2.3.3平面电感

2.3.4传输线

2.3.5空气桥和通路孔

2.4 GaAs MMIC可靠性研究进展

第3章GaAs MMIC和GaAs MESFE失效敏感参数和失效激活能的快速提取技术

3.1失效敏感参数和失效激活能的快速提取

3.1.1恒定电应力温度斜坡法

3.1.2焦耳热自升温的测量

3.1.3本方法的特点

3.2失效标准的设定和敏感参数的选取

3.3实验应力的选取

3.4测试时间间隔的选取

3.5热分布的测定及其对实验结果的影响

3.6实验样品与实验系统

3.6.1实验样品

3.6.2实验系统

第4章GaAs MMIC和GaAs MESFE失效分析以及数据点的选取

4.1 GaAs MESFET的主要失效模式

4.1.1金属界面导致的失效

4.1.2应力导致的失效

4.1.3机械应力导致的失效

4.1.4环境因素导致的失效

4.2 GaAs MESFET的失效分析

4.3 GaAs MMIC的主要失效模式

4.3.1电阻

4.3.2电容

4.3.3电感

4.2.4传输线

4.2.5通孔

4.2.6空气桥

4.2.7封装效应

4.4 GaAs MMIC的失效分析

4.4.1行波放大器MMIC X011的失效分析

4.4.2大功率MMIC X008失效分析

4.4数据点的选取

第5章快速评价技术及外推寿命的初步研究

5.1常规可靠性寿命加速试验方法简介及局限性

5.2基于Arrhenius方程的温度斜坡法

5.3基于Arrhenius方程的温度斜坡法的改进

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢