漏极注入HPM对高电子迁移率晶体管的损伤机理

针对典型GaAs高电子迁移率晶体管（HEMT）低噪声放大器,利用半导体仿真软件Sentaurus-TCAD建立了HEMT低噪声放大器二维电热模型,考虑高电场下的载流子迁移率退化和载流子雪崩产生效应,分析了由漏极注入高功率微波(HPM)情况下器件内部的瞬态响应,通过分析器件内部电场强度、电流密度、温度分布随信号作用时间的变化,研究了其损伤效应与机理。研究结果表明,当漏极注入幅值17.5V、频率为14.9GHz的微波信号后,峰值温度随信号作用时间的变化呈现周期性“增加—减小—增加”的规律。在正半周期降温,在负半周期升温,总体呈上升趋势,正半周电场峰值主要出现在漏极,负半周电场峰值主要出现在栅极靠漏侧,端电流在第二周期之后出现明显的双峰现象。由于热积累效应,栅极下方靠漏侧是最先发生熔融烧毁的部位,严重影响了器件的可靠性,而漏极串联电阻可以有效提高器件抗微波损伤能力。最后,对微波信号损伤的HEMT进行表面形貌失效分析,表明仿真与试验结果基本相符。