漏极注入HPM对高电子迁移率晶体管的损伤机理.pdf

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1、中国空间科学技术Jun畅252017Vol畅37No畅393‐100ChineseSpaceScienceandTechnologyISSN1000‐758XCN11‐1859／Vhttp：∥zgkj畅cast畅cnDOI：10畅16708／j畅cnki畅1000‐758X畅2017畅0016漏极注入HPM对高电子迁移率晶体管的损伤机理倡薛沛雯，方进勇，李志鹏，孙静中国空间技术研究院西安分院，西安７１０１００摘要：针对典型GaAs高电子迁移率晶体管（HEMT）低噪声放大器，利用半导体仿真软件Sentaurus－TCAD建立了HEMT低噪声放大器二维电热模型

2、，考虑高电场下的载流子迁移率退化和载流子雪崩产生效应，分析了由漏极注入高功率微波（HPM）情况下器件内部的瞬态响应，通过分析器件内部电场强度、电流密度、温度分布随信号作用时间的变化，研究了其损伤效应与机理。研究结果表明，当漏极注入幅值１７畅５V、频率为１４畅９GHz的微波信号后，峰值温度随信号作用时间的变化呈现周期性“增加—减小—增加”的规律。在正半周期降温，在负半周期升温，总体呈上升趋势，正半周电场峰值主要出现在漏极，负半周电场峰值主要出现在栅极靠漏侧，端电流在第二周期之后出现明显的双峰现象。由于热积累效应，栅极下方靠漏侧是最先发生熔融烧毁的部位，严重影

3、响了器件的可靠性，而漏极串联电阻可以有效提高器件抗微波损伤能力。最后，对微波信号损伤的HEMT进行表面形貌失效分析，表明仿真与试验结果基本相符。关键词：高功率微波；高电子迁移率晶体管；损伤机理；漏极；失效分析中图分类号：V４１６畅８文献标识码：ADamagemechanismofthehighelectronmobilitytransistorinducedbyHPMfromdrainelectrode倡XUEPeiwen，FANGJinyong，LIZhipeng，SUNJingChinaAcademyofSpaceTechnology（Xian），Xi

4、an710100，China′′Abstract：Atwo‐dimensionalelectro‐thermalmodelofthetypicalHEMTwasestablishedbysimulationsoftwareSentaurus‐TCAD．Mobilitydegradationinhighelectricfield，Avalanchegenerateeffectandself‐heatingeffectwereconsidered，byanalyzingthedistributionsandvariationsoftheelectricfiel

5、d，thecurrentdensityandthetemperature，adetailedinvestigationofthedamageeffectandmechanismofhighpowermicrowave（HPM）onAlGaAs／GaAspseudomorphichigh‐electron‐mobilitytransistor（pHEMT）undertheinjectionof收稿日期：２０１６‐１０‐２５；修回日期：２０１６‐１１‐３０；录用日期：２０１７‐０１‐２４；网络出版时间：２０１７‐０５‐３１１１：００：３０网络出版地址：http

6、：∥kns畅cnki畅net／kcms／detail／１１畅１８５９畅V畅２０１７０５３１畅１１００畅００９畅html作者简介：薛沛雯（１９９２－），女，硕士研究生，xuepeiwenl＠１６３畅com，研究方向为高功率微波效应、半导体器件倡通讯作者：孙静（１９８０－），男，高级工程师，willim＿００２＠１２６畅com，研究方向为高功率微波效应：，方进勇，李志鹏，等．漏极注入HPM引用格式薛［沛J］雯．，2017，37（3）：93100．XUEPW，FANGJY，LIZP，etal．Damagemechanismofthehi‐ghelectronmo

7、bilitytransistorinducedbyHPMfromdrainelectrode［J］．ChineseSpaceScienceandTechnology，2017，37（3）：93100（inChinese）．94中国空间科学技术Jun畅252017Vol畅37No畅314畅9GHzequivalentvoltagesignalsfromthedrainelectrodewasperformed．Thesimulationresultssuggestthatintrinsicexcitation，avalanchebreakdown，therm

8、albreakdownallcontributetodamagep