不同脉冲工作条件对GaN HEMT器件结温的影响

研究了不同脉冲工作条件对GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)结温的影响,通过改变脉冲信号发生器的输出频率和占空比来改变器件的工作条件,利用具备高空间分辨率的显微红外热像仪进行瞬态结温测试。结果表明:器件工作在给定的平均功率下,可以通过提高脉冲信号占空比和频率来改善器件的寿命和性能可靠性;工作在给定的峰值功率下,可以通过降低脉冲占空比和提高脉冲频率来改善器件的寿命和性能可靠性。沟道温度影响着半导体器件的寿命,因此,可以在器件能够承受的范围内通过改变脉冲占空比和脉冲频率来改善器件的寿命和性能可靠性。     

片上皮法级电容测试系统专用标准件的研制

研制了一套用于片上皮法级电容测试系统的电容标准件,量值低至1 pF,频率达到1 MHz。该电容标准件采用GaAs衬底,金属-绝缘层-金属(MIM)结构的电容器阵列实现,其标称值分别为1,10和100 pF。为了消除由探针系统和外界环境引入的分布电容的影响,在芯片同一单元内设计了在片开路器,电容测量准确度达到±1%。建立了在片皮法级电容测量模型,利用组建的可溯源在片定标装置对电容样片定标后,进行重复性和稳定性考核,最终研制出年稳定性小于0.4%的电容标准件一套。测量结果及标准件应用表明,研制的标准件可为片上皮法级电容测试系统进行现场整体校准。     

微电子器件红外测温中的发射率测量方法研究

为了使红外热像仪能够准确测量微电子器件中微米级发热结构的温度, 并克服由热胀冷缩引起的器件形变问题,提出了一种单温度发射率测量方法。分析了在用传 统的双温度发射率测量方法对微电子器件进行红外检测时热胀冷缩对检测结果的影响。在温度变换过程 中,器件的形变效应会严重影响温度测量结果。提出了一种针对微电子器件显微红外测试 的单温度发射率测量方法。该方法只需将被测件保持在一个固定温度下即可对发射率进行测 量。理论分析结果表明,该方法与双温度法在最终的测量结果上是等效的。单温度发射率测量 方法可以有效避免微电子器件的形变影响,因而可保证温度测量结果的准确性和可靠性。     

空间分辨率对半导体器件光学测温结果的影响

从空间分辨率的定义出发,指出物镜的数值孔径和光的波长是决定光学仪器空间分辨率的主要因素。给出了空间分辨率影响半导体器件结温检测结果准确度的原理。对GaN HEMT进行了不同空间分辨率下的显微红外温度检测,较低空间分辨率下的测温结果低于高空间分辨率下的测温结果,证明空间分辨率的不足会导致温度测量结果偏低。     

基于红外测温的GaN HEMT器件结构函数法热阻测量

为了准确的测量GaN HEMT的热阻参数,在两种不同的管壳接触热阻条件下,利用经过改进的显微红外热像仪测量了GaN HEMT的降温曲线。采用结构函数算法对两种降温曲线进行分析,得到了反映器件各层材料热阻的积分结构函数曲线。当管壳接触层由空气变化为导热硅脂时,积分结构函数曲线发生了变化。通过结构函数曲线能够明确区分被测件不同层的热阻。可以将被测件的分成6层结构,与器件真实结构基本一致。     

结温准确性对GaN HEMT加速寿命评估的影响

通过对阿伦尼斯方程进行研究,指出了结温检测结果的误差将会影响加速寿命试验结果的准确性.根据GaN HEMT加速寿命试验中常用的结温获取方式,分别讨论了采用热阻修正结温和直接测量结温两种方式获取结温对器件寿命评估结果造成的影响.研究了Cree公司GaN HEMT结温测量方法,指出依据显微红外测温结果得到的加速寿命数据与依据有限元仿真得到的加速寿命数据相差近4倍.