Ⅲ／V族化合物半导体器件的空间应用可靠性.pdf

张新焕等：Ｉ［Ｉ／Ｖ族化合物半导体器件的空间应用可靠性

１可靠性模型结构是基于行业权威的多层金属Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ或者Ａｕ／

Ｐｄ厂ｒｉ．通过溅射工艺制作在ＧａＡｓ沟道层的上面．

半导体器件的可靠性包括对时间、环境使用条

它们之间会发生互扩散．栅金属会扩散进ＧａＡｓ

件、实现功能、概率统计和失效的定义，确定可靠

层．同时ＧａＡｓ也会扩散进栅金属．这种互扩散会

性最直接的方法是：确定失效判据，将一定数量的

导致沟道厚度减小．也会改变沟道中的有效掺杂．

样品置于实际的使用条件下．监控其性能变化．并

因而器件的电性能就会受到影响．严重的甚至会导

对照失效判据来判断其是否可靠。因为大多数的应

致失效，这被称为栅下沉效应。这与制作栅金属的

用都要求半导体器件的寿命在几年以上．所以这种

时候，ＧａＡｓ材料的表面状况、清洁度、工艺参数

方法耗时又低效为了在比较合理的时间内获得半

以及溅射材料的选择都有关系３￣ｔ［ｌ

导体器件的可靠性数据．高温加速寿命试验已经被

ｂ）欧姆接触退化

认可和广泛采用把器件置于较高的环境温度中工

多数器件的欧姆接触是Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ．它是在超

作．以减少器件的失效时间．因而也就能在较短的

过４００ｃ二Ｉ的温度下合金进入ＧａＡｓ层．提供必须的

时间里获得可靠性数据对于Ⅲ／Ｖ族化合物半导

低接触电阻（０．１～０．５￣ｌ／ｍｍ）．合金层上面溅射一

体器件的温度加速试验．其过程符合阿列尼乌斯

层较厚的金层．这个结构主要用在漏极和源极的接

（Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ）方程：

触中。高温工作下该结构会退化．这个已经有报

Ｒ（）ｅｘｐ【－Ｅａ／ｋ（１）

道。退化是因为Ｃａ原子扩散进金层，金扩散进

式（１）中：Ｒ（）——温度为，ｒ时的反应速率；

ＧａＡｓ层，导致接触电阻的增加欧姆接触中使用

／４——比例乘数．试验中待定：

Ｎｉ层的作用是阻隔了Ａ和Ｃａ的互扩散．也有一

０——激活能．是一个常数：

些其它金属如Ｃｒ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｔａ和Ｔｉ作为阻隔层材

Ｋ——玻尔兹曼常数１．３８￣１０（Ｊ／Ｋ）。

料并取得了不同程度的成功激活能会随着欧姆接

这个方程目前已被作为理论指导而采用．监控

触退化情况在０．５～１．８ｅＶ之间变化激活能可以在

器件工作在各种环境温度下的性能状