微波器件低頻噪聲測(cè)試及無損診斷方法研究

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1、摘要以化合物半導(dǎo)體GaAs、InP、GaN等為材料制成的微波半導(dǎo)體器件與電路具有高速、抗輻照、寬工作溫度和低功耗等特點(diǎn)。隨著器件尺寸進(jìn)入亞微米甚至深亞微米，器件熱效應(yīng)的影響越來越顯著。因此，研究微波器件在熱應(yīng)力條件下性能的變化就顯得很重要。低頻噪聲測(cè)試技術(shù)是近年來研究器件質(zhì)量及可靠性方面成果比較顯著的一種評(píng)價(jià)工具，該方法可以檢測(cè)出器件內(nèi)部存在的缺陷，且成本低，對(duì)器件不造成損傷。本文研究噪聲測(cè)試技術(shù)診斷微波器件和電路熱應(yīng)力損傷的方法。在綜述了PHEMT器件結(jié)構(gòu)及特性基礎(chǔ)上，制定了噪聲測(cè)量方案，包括放大器的選擇，器件偏置電路

2、的設(shè)計(jì)和噪聲測(cè)試平臺(tái)的搭建。依照測(cè)試方案，測(cè)量了微波器件高溫應(yīng)力前后的噪聲及電學(xué)特性，分析微波器件電學(xué)特性產(chǎn)生退化的原因，解釋了器件噪聲產(chǎn)生原因，建立了器件熱應(yīng)力損傷的噪聲表征模型。通過測(cè)試接近于夾斷電壓處的器件噪聲特性，確定g—r噪聲位置及頻率。在微波器件噪聲研究的基礎(chǔ)上，將噪聲測(cè)試方法和損傷診斷方法進(jìn)一步推廣到微波集成電路。分別測(cè)試合格及失效微波集成電路的噪聲，對(duì)比分析其噪聲特性，并利用噪聲分析軟件提取出與電路損傷相關(guān)的噪聲參數(shù)，初步論證了噪聲測(cè)試應(yīng)用于微波集成電路損傷表征的可行性。關(guān)鍵詞：微波PHEMT器件低頻噪聲

3、缺陷微波器件低頻噪聲測(cè)試及無損診斷方法研究AbstractiiiMicrowavesemiconductordevicesandcircuitfeaturewithhighspeed，anti-radiation，wideoperatingtemperatureandlowpower，whichmadeofcompoundsemiconductorGaAs、InPandGaN．Thermaleffectofdevicebecomesincreasinglyobvious。withthedevicedimensionint

4、othesub-micronordeepsub-micron．Thus，theresearchofperformanceonmicrowavedeviceatthermalstressisimportant．Recently,low疳equencynoisemeasurementtechnology(LFN)isanevaluationtoolforrepresentingthedevices’reliabilityandperformance，itcailbeusedtodetectdefectsofthedevice

5、s，andlowcost，withoutanydamage．AnewmethodofdiagnosingthedamageofthermalstressonmicrowavedeviceandcircuitwithLFNmeasurementtechnologyisstudiedinthispaper．Firstly,baseduponafamiliarstructureandperformanceofPHEMT,aplanformeasuringnoiseismade，whichcontainsthechoiceofa

6、mplifier,designofbiascircuitandestablishingofnoisetestsystem．Andthen,thenoiseandelectricalpropertiesofmicrowavedevicearemeasuredbeforeandafterhightemperaturestress．Onthebasisoftheexperimentalresults，degradationmechanismofdeviceelectricalparametersisanalyzed，there

7、asonofcausingthenoiseisinterpreted,andthenoisecharacterizationmodelofthethermaldamagemodelofmicrowavedeviceisproposed．Inordertodeterminethelocationofg-rnoise，measurethelowfrequencynoisewhenthedeviceisbiasednearpinch-off．Secondly,thenoisetestCanbeusedtodiagnosethe

8、damageofthemicrowaveintegratedcircuits，whichbasedonthenoiseofmicrowavediscretedevice．ThenoiseofboththequalifiedandfailurecircuitiSmeasuredandanalyzed，inthemean