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高功率微波作用下高电子迁移率晶体管的损伤机理

李志鹏 李晶 孙静 刘阳 方进勇

高功率微波作用下高电子迁移率晶体管的损伤机理

李志鹏, 李晶, 孙静, 刘阳, 方进勇
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  • 本文针对高电子迁移率晶体管在高功率微波注入条件下的损伤过程和机理进行了研究,借助Sentaurus-TCAD仿真软件建立了晶体管的二维电热模型,并仿真了高功率微波注入下的器件响应. 探索了器件内部电流密度、电场强度、温度分布以及端电流随微波作用时间的变化规律. 研究结果表明,当幅值为20 V,频率为14.9 GHz的微波信号由栅极注入后,器件正半周电流密度远大于负半周电流密度,而负半周电场强度高于正半周电场. 在强电场和大电流的共同作用下,器件内部的升温过程同时发生在信号的正、负半周内. 又因栅极下靠近源极侧既是电场最强处,也是电流最密集之处,使得温度峰值出现在该处. 最后,对微波信号损伤的高电子迁移率晶体管进行表面形貌失效分析,表明仿真与实验结果符合良好.
      通信作者: 刘阳, lliu_yang@163.com
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-04-20
  • 修回日期:  2016-05-11
  • 刊出日期:  2016-08-20

高功率微波作用下高电子迁移率晶体管的损伤机理

  • 1. 中国空间技术研究院西安分院, 西安 710000;
  • 2. 中国文昌航天发射场指挥中心, 文昌 571300;
  • 3. 西安电子科技大学微电子学院, 教育部宽禁带半导体材料与器件重点实验室, 西安 710071
  • 通信作者: 刘阳, lliu_yang@163.com

摘要: 本文针对高电子迁移率晶体管在高功率微波注入条件下的损伤过程和机理进行了研究,借助Sentaurus-TCAD仿真软件建立了晶体管的二维电热模型,并仿真了高功率微波注入下的器件响应. 探索了器件内部电流密度、电场强度、温度分布以及端电流随微波作用时间的变化规律. 研究结果表明,当幅值为20 V,频率为14.9 GHz的微波信号由栅极注入后,器件正半周电流密度远大于负半周电流密度,而负半周电场强度高于正半周电场. 在强电场和大电流的共同作用下,器件内部的升温过程同时发生在信号的正、负半周内. 又因栅极下靠近源极侧既是电场最强处,也是电流最密集之处,使得温度峰值出现在该处. 最后,对微波信号损伤的高电子迁移率晶体管进行表面形貌失效分析,表明仿真与实验结果符合良好.

English Abstract

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