Главная Промышленная автоматика.

1. Имеются существенные различия от пластины к пластине в изменении параметров после старения (/ц,,, и контактного сопротивления) и высокочастотных параметров (коэффициента шума и коэффициента усиления). Изменения параметров по постоянному току скорее всего связаны с технологической оператщей вжигания омических контактов, которая требует очень высокой степени контроля в процессе изготовления. Изменения высокочастотных параметров, возможно, связаны с глубокими центрами захвата или дефектами в объеме активного слоя или на его поверхности. (В недавней пуб-ликатщи [24] деградация параметров приборов также связывается с изменениями в активном слое, энергия активации процесса оценивается в 1,5 эВ )

2. Существует относительно небольшая корреляция между изменениями в параметрах по постоянному току и высокочастотными параметрами. Значительные ухудшения контактного сопротивления (в отдельных случаях до 50 раз) не приводили к изменениям коэффициента усиления и коэффициента шума или приводили к их минимальным изменениям. С друюй стороны, высокочастотные свойства иногда изменяются и без заметного изменения

-и и снас-

3.Параметры как по постоянному току, так и высокочастотные деградируют значительно быстрее (по крайней мере в 5 раз) при старении в режиме смещения по постоянному току, чем без него. Действительно, результаты старения приборов без смещения по постоянному току дают слишком оптимистические, на грани ошибочных, прогнозы по интенсивности отказов

4. Средний срок службы при температуре 250°С со смещением приборов по постоянному току, когда за отказ принимают увеличетше коэффициента шума на 0,2 дБ или снижение коэффициента усиления на 0,8 дЬ, составлял по крайней мере 1500 ч. Энергия активации процесса измеЕтялась от 0,8 до 1,0 эВ. Исходя из этого средний срок службы при температуре канала 60° С предполагался равным 10 ч, что приводило к интенсивности отказов менее 2 -10" ч~ после 20 лет работы.

12.5.4. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ ПО НАДЕЖНОСТИ МАЛОШУМЯЩИХ GaAs ПТШ

В данном подразделе проанализированы результаты семи наиболее значительных публикаций по надежности малошумящих GaAs ПТШ. (Температура определяется как температура канала.) Вплавляемые элеме1!ты омических контактов подчеркнуты.

В работе [22] были изучены материалы затвора из А1 и Ni; материалы для изготовления контактов истока и стока Au-Ge, In-Au-Ge. Ni-Au-Ge и Au-Cr-Pt-Au-Ge. Некоторые образцы были покрыты защитной пленкой SiO. Образцы

испытывались в импульсном режиме напряжения на затворе, на постоянном токе при температуре 250°С и при температуре 100°С в режиме высокочастотного сигнала, при длительном хранении при комнатной температуре (50 тыс. ч) с периодическим контролем высокочастотных параметров. Существенными видами отказов бьнш следующие: 1) выгорание затвора под действием импульса напряжения; затворы из Ni выдерживали в 6 раз более



высокие энергии импульсов, чем затворы из А1, напыленного на холодную подложку; 2) электромиграция (при температуре 250° С и плотности тока 10 А/см) в стоке и истоке всех перечисленных систем металлизации. На otHOBe полученной энергии активации процесса 1 эВ была предсказана средняя наработка до отказа (СНО) выше 10 ч при температуре 70°С. В работе не приведены данные о распределении отказов, об интенсивности отказов, доверительных интервалах и размерах выборок. Изменения параметров по постоянному току и высокочастотных параметров после старения также не приведены.

В работе [23] были исследованы системы металлизации приборов с полоской затвора из А1, контактной площадкой затвора из Au-Pt-Cr-Ti и метал-лизационной системой контактов к стоку и истоку Au-Pt-Cr-Au-Ge. Приборы были пассивированы пленкой SЮг. Испытания осуществлялись в импульсном режиме напряжения на затворе и в условиях хранения при температуре 265 и 300°С без подачи смещения. Одним из основных механизмов отказов было выгорание затвора при воздействии импульсов напряжения. Были представлены обширные результаты по зависимости отказов от энергии, уровня и полярности напряжения. Специально проведенное исследование образования соединений показало, что они не образуются даже при выдержке в течение 500 ч при температуре 300°С или в течение 1500 ч при температуре 165°С. Исходя из этих данных была предсказана средняя наработка до отказа свыше 10 ч при температуре 100°С. Сведений по распределению отказов, интенсивности отказов, доверительным границам и размерам выборок не представлено. Данные об изменении высокочастотных параметров и параметров по постоянному току и об их наличии также не были представлены.

В работе [4] были исследованы металлические системы: полоска затвора HJ .\1 и контактная площадка затвора из Au-Pt-Ti, контакты к стоку и истоку из Au-Pt-Ti-Pt-Au-Ge. О методах пассивации не сообщалось. Испытания осуществлялись в импульсном режиме напряжения на затворе и стоке, в слоБИях хранения без подачи смещения на электроды при температуре 27 и 259°С, в условиях выдержки при температуре 150°С при подаче смещения только на затвор и как тренировка мощностью 120 мВт в течение 00 ч при комнатной температуре. Дрейф параметров по постоянному току и высокочастотных параметров был отмечен при комнатной температуре и объяснен качеством исходных пластин (наличие ловушек на поверхности) ь тех случах, когда это было возможно. Были рассмотрены следующие ме-;анизмы отказов:

1. Выгорание затвора или стока при импульсном напряжении, стоковый контакт легче подвергается выгоранию, чем контакт затвора для уровня напряжений до 40 В (для затвора избрана отрицательная полярность импульса) .

2. Контактное сопротивление увеличивается в режиме хранения при повышенной температуре. При повышенной температуре контролировался юлько ток стока 1 (до насыщения), который (наряду с другими параметрами) содержит информатщю о контактном сопротивлении в стоке и



истоке. Была установлена энергия активации этого процесса 1,8 эВ. Высокочастотные параметры не измерялись непосредственно, а определялись из эквивалентной схемы. На основе полученных данных средняя наработка до отказа составляла 3 10* ч при температуре 100°С. Всего исследовалось 116 приборов при выборке на один эксперимент 18 - 20 приборов. Распределение отказов, интенсивность отказов и доверительные границы не приведены.

В работе [12] исследованы следующие системы металлизапии: полоска затвора из AI, контактная тющадка затвора Au-Pt-Ti и Au-Pt-Ti-Au-Ag-Au-Ge на контактных площадках истока и стока. Приборы не были защищены диэлектрическим слоем. Ускоренные испытания включали вьщержку при температуре 228, 258 и 284°С при наличии и отсутствии смещения на электродах, а также в режиме смещения по постоянному току; испытания на долговечность в режиме со смещением по постоянному току (от 6000 до 10 ООО ч) при температуре 35, 96 и 188°С, испытания в камере с окружающей средой 85/85 при отрицательном смещении на затворе и термоциклировании в режиме смещения по постоянному току. Периодически измерялись высокочастотные параметры и параметры по постоянному току. В ходе экспериментов были выявлены такие механизмы отказов, как электромиграция и образование интерметаллических соединений на структуре затвора, электролитическая коррозия металлизационного слоя затвора и постепенное изменение параметров канала. Измеренная энергия активации процесса образования интерметаллического соединения и электромиграпии составляла примерно 1 эВ, как и энергия активации постепенной деградации параметров. Для приборов, помещенных в запаянньнт герметичный корпус, средний срок службы (на базе измерений высокочастотных параметров) прогнозировался на уровне 10 ч при температуре 60° С с соответствующей интенсивностью отказов 4 10"* ч~ после 20 лет работы. Приведены также данные по интенсивности отказов для различных вариантов негерметичного исполнения. Исследованиям было подвергнуто около 1500 приборов. Приведено распределение отказов, и обсуждаются доверительные гранипы.

В работе [5] были изучены следующие системы металлизации: А1 и Au-Pt-Cr-Ti на затворе и Au-Pt-Ti-Pt-Au-Ge и Au-Pd-Cr-Au-Ni-Au-Ge в контактах к стоку и истоку. Испытаниям подвергнуты как незащищенные приборы, так и приборы, пассивированные диэлектрическими пленками SiO и Si02. Ускоренные испытания включали в себя воздействие импульсами постоянного тока, а также непрерывными и импульсными высокочастотными сигьалами, подаваемыми на затвор приборов. Кроме того, использовалось старение при смещении и без смещения по постоянному току в диапазоне температур от 200 до 245°С. Были выявлены следующие механизмы отказов:

1. Выгорание металлизационного слоя затвора под воздействием импульсов постоянного и высокочастотного напряжения, причем существенного отличия затвора из А1 от затворов с системой металлов не замечено.

2. Быстрое разрущение металлизационного слоя затвора при повыщенной температуре наблюдается для затворов как из Au-Pt-Cr-Ti, так и из А1 в том 202





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 [67] 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

0.0039