微波器件低频噪声测试及无损诊断方法研究

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1、摘要以化合物半导体GaAs、InP、GaN等为材料制成的微波半导体器件与电路具有高速、抗辐照、宽工作温度和低功耗等特点。随着器件尺寸进入亚微米甚至深亚微米，器件热效应的影响越来越显著。因此，研究微波器件在热应力条件下性能的变化就显得很重要。低频噪声测试技术是近年来研究器件质量及可靠性方面成果比较显著的一种评价工具，该方法可以检测出器件内部存在的缺陷，且成本低，对器件不造成损伤。本文研究噪声测试技术诊断微波器件和电路热应力损伤的方法。在综述了PHEMT器件结构及特性基础上，制定了噪声测量方案，包括放大器的选择，器件偏置电路

2、的设计和噪声测试平台的搭建。依照测试方案，测量了微波器件高温应力前后的噪声及电学特性，分析微波器件电学特性产生退化的原因，解释了器件噪声产生原因，建立了器件热应力损伤的噪声表征模型。通过测试接近于夹断电压处的器件噪声特性，确定g—r噪声位置及频率。在微波器件噪声研究的基础上，将噪声测试方法和损伤诊断方法进一步推广到微波集成电路。分别测试合格及失效微波集成电路的噪声，对比分析其噪声特性，并利用噪声分析软件提取出与电路损伤相关的噪声参数，初步论证了噪声测试应用于微波集成电路损伤表征的可行性。关键词：微波PHEMT器件低频噪声

3、缺陷微波器件低频噪声测试及无损诊断方法研究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