功率mmic芯片加速寿命试验方法研究

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1、本文引用格式：周俊，高立．功率MMIC芯片加速寿命试验方法研究[J]．新型工业化，2014，4（7）：35-40.DIO：10.3969/j.issn.2095-6649.2014.7.04*功率MMIC芯片加速寿命试验方法研究周俊，高立（中国电子技术标准化研究院，北京，100176）摘　要：本文分析了单片微波集成电路（MMIC）芯片的主要失效模式和失效机理，其与MESFET等有源器件的主要失效模式和失效机理基本相似，并简要介绍了加速寿命的试验原理。基于此，研究给出了包括试验样品的预处理、敏感参数及失效判据的确定、温度应力的选取、失效分析和数据处理等内容的功率MM

2、IC芯片的加速寿命试验方法。关键词：微波技术；单片微波集成电路；加速寿命ResearchonPowerMMICChipAcceleratedLifeTestingMethodZhouJun，GaoLi（ChinaElectronicsStandardizationInstitute，Beijing100176）Abstract：ThispaperanalyzesthemainfailuremodeandfailuremechanismofMMICchip，whicharesimilarasthemainfailuremod

3、esoftheMESFETandotheractivedevices，andbrieflyintroducestheprincipleofacceleratedlifetest.ThethispaperintroducesthethepowerMMICchipacceleratedlifetestmethodincludingthesamplepreconditioning，sensitiveparametersandfailurecriteria，theselectionoftempe

4、raturestress，failureanalysisanddataprocessing.Keywords：Microwavetechnology；MMIC；Acceleratedlife0　引言单片微波集成电路（MMIC）芯片在军用和民用通信等关键领域中有着重要的应用，它拥有体积小、重量轻等优点，正在逐渐取代传统的真空器件。目前，航天、航空等高可靠性用户对MMIC提出了长寿命的要求，如何对其可靠性水平进行评估和对失效率进行预计便成为当前亟待解决的问题。对于长寿命高可靠的元器件寿命特征的评估，若采用正常应力下的长期寿命试验需要耗费大量的人力、财力和

5、时间，有的甚至时间尚未结束，该器件已经被淘汰，因此针对MMIC芯片，加速寿命试验成为评估其可靠性水平的最基本也是最直接的方法，通过保持产品原有失效机理、故障模式和不增加新的失效因素的前提下，提高试验应力、强化试验条件，使受试样本加速失效，[1]以便在较短的时间内对产品在正常工作条件下的可靠性或寿命特征做出预测和评估。本文的研究目的就是基于功率MMIC芯片的失效机理和失效模式，提出功率MMIC芯片失效率和寿命评估的程序和要求，解决对MMIC的可靠性预计及长寿命评估和考核的问题。设计与研究*基金项目：中国人民解放军总装备部共性支撑项目作者简介：周俊（1978-），男，

6、高级工程师，研究方向为固态微波器件标准化新型工业化·2014年第7期351　MMIC芯片的主要失效模式和失效机理MMIC是用半导体工艺把有源器件、无源器件和微波传输线、互连线等全部制作在Si、GaAS或GaN片上而构成的集成电路。有源器件是IC电路的关键元件，MESFET、HEMT、PHEMT和HBT等有源器件是MMIC的[1-3]核心元器件。国内外的各种研究表明，MMIC的可靠性问题主要表现为有源器件、无源元件和环境因素引人损伤退化，其主要的失效部位在MESFET等有源器件，但由于MMIC结构、工艺和材料的复杂性，造成了其失效部位和失效机理比MESFET等有源

7、器件更为复杂。MMIC中的失效可分为烧毁失效和退化失效。引起失效的机理通常与材料结构、工艺方法、应用和应力条件有关。器件的偏压、产生的沟道温度、钝化层和材料的相互作用都可引起不同的失效模式，器件的处理、封装材料的选择和应用环境也会引起不同失效模式。MMIC的失效模式可以通过性能参数，如饱和漏源电流（Idss），栅极漏电流（IGL）。夹断电压（Vp）、漏源电阻（Rds）、输出功率（Pout）等的变化来进行分类，烧毁失效模式则是器件参数退化到一定程度导致的致命失效或是某些单一事件如静电损伤（ESD）、过电应力损伤（EOS）等引起的致命失效。表1列出了MMIC的主要失

8、效模式。表