GaAs HBT-TaN HEMT器件的熱生成機(jī)制及其熱性能仿真與可靠性分析.pdf

1、隨著微電子技術(shù)以及電子封裝技術(shù)的飛速發(fā)展，電子組件的熱流密度越來越高，芯片級(jí)已達(dá)到300W/CM2，熱應(yīng)力的惡化對(duì)集成電路、電子組件等所造成的影響日益加劇，高溫不僅會(huì)造成集成電路的可靠性下降，而且使由各類芯片、元器件所組成的組件級(jí)的電路系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。據(jù)研究顯示，與熱應(yīng)力有關(guān)的失效占集成電路失效的50％以上。所以，隨著集成電路工藝尺寸的不斷減小、電子組件的高密度化封裝，他們的熱流密度將會(huì)不斷增大，由此而造成的熱可靠性問題也變得越來越嚴(yán)重

2、。
　　 電子組件的可靠性預(yù)計(jì)的基礎(chǔ)是對(duì)其所用電子元器件的可靠性預(yù)計(jì)。對(duì)于可靠性模型為串聯(lián)結(jié)構(gòu)的設(shè)備來說，設(shè)備上所有元器件失效率之和即為電子設(shè)備的失效率。如何獲得元器件的失效率隨應(yīng)力變化的數(shù)據(jù)顯得尤為重要，同時(shí)如何獲得更加精確的應(yīng)力數(shù)據(jù)更加值得研究與探索。
　　 為了研究如何獲取精確的溫度應(yīng)力即器件的峰值結(jié)溫，本文以微波組件為例，選取其中兩類常用的關(guān)鍵器件InGaP/GaAs HBTs異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管(HBT)和AlG

3、aN/GaN高電子遷移率晶體管(HEMTs)為研究對(duì)象，討論了器件的熱生成機(jī)制及確定了熱生成區(qū)的位置，對(duì)器件內(nèi)部熱傳導(dǎo)和熱耗散的形式做了討論，最后建立器件的詳細(xì)3D實(shí)體模型。分別利用有限元軟件ANSYS WorkBench和器件仿真軟件TCAD Silvaco對(duì)已確定的熱生成區(qū)進(jìn)行熱仿真，以便得到更加精確的器件峰值結(jié)溫。
　　 在得到峰值結(jié)溫之后，再對(duì)電子組件內(nèi)的各類電子元器件的失效率進(jìn)行計(jì)算、分析之后將這些失效率相加就得到了整