基于76.2mm圆片工艺的GaN HEMT可靠性评估

报道了利用76.2 mm圆片工艺实现了SiC衬底GaN HEMT微波功率管的研制,并对其进行了多项试验以评估其可靠性。器件工艺中通过引入难熔金属作器件肖特基势垒,有效提高了GaN HEMT器件肖特基势垒的热稳定性,经过500°C高温处理30 s后器件肖特基特性依然保持稳定。随后的高温工作寿命试验表明,该GaN HEMT能够经受225°C结温500 h的工作而未发生失效,但器件的饱和电流出现了退化,进一步的分析表明引起器件饱和电流下降的主要原因是电迁徙引起的欧姆退化。针对电迁徙现象进行了相关工艺的改进,对改进后器件的三温加速寿命试验表明,器件在150°C结温下平均失效时间（MTTF）达4×105h,激活能为1.0 eV。将研制的GaN HEMT管芯用于了两级级联结构的C波段功率模块,对研制的功率模块在28 V工作电压125°C结温下进行了射频工作寿命试验,增益压缩5 dB下连续波工作1 000 h后输出功率变化量小于0.1 dB。