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1、西安电子科技大学学位论文独创性(或创新性)声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果：也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期：趔兰：三：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校
2、攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。(保密的论文在解密后遵守此规定)本学位论文属于保密，在解密后适用本授权书。本人签名：建l重导师签名：趣日期：丝12：三：的选择，器件偏置电路的设计和噪声测试平台的搭建。依照测试方案，测量了微波器件高温应力前后的噪声及电学特性，分析微波器件电学特性产生退化的原因，解释了器件噪声产生原因，建立了器件热应力损伤的噪声表征模型。通过测试接
3、近于夹断电压处的器件噪声特性，确定gr噪声位置及频率。在微波器件噪声研究的基础上，将噪声测试方法和损伤诊断方法进一步推广到微波集成电路。分别测试合格及失效微波集成电路的噪声，对比分析其噪声特性，并利用噪声分析软件提取出与电路损伤相关的噪声参数，初步论证了噪声测试应用于微波集成电路损伤表征的可行性。关键词：微波PHEMT器件低频噪声缺陷微波器件低频噪声测试及无损诊断方法研究AbstractiiiAbStractMicr0、avesemiconductordevicesaIldcircuit诧atu】旧with11ighspeed，锄ti-radiation，wideoperath培telllpe
4、ratureand10wpo、ver，w11ichmadeofconlpoulldsemiconductorG副蟾、InPandGaNTherInale任bctofdevicebecomesincreaSinglyobvious。withthelevicediIllensioniIltothe跚舡micronordeeps出IIlicronThus，tl抡researchofper如manceonmicro、avedeviceatthermaIstIessisiIIlport姐tR-ecemly，low丘-equenCynoiSemeaSurementtcchnology(LFN)isanua
5、tiontool向rrepresentingthedevicesrcliabilityandper南rmance，itcaIlbeusedt0deteCtde凳ctsofthedevices，and10wcost，without锄ydarnageAmwofdia唔nosiIlgtheda眦geofther撇lStressonmicrowavedeviceaIldcircuitwithLFNmeasurementtechnologyisstudiediIltllispaperFirstly，baseduponafaIIlil协stmctureandperfomlanceofPHEMT，aplan
6、easuringnoiseismade，whichcontaillSthechoiceofampli&r，designofb协circuitandestablishillgofnoisetestsystenlAmdtheIl，thenoiseandelect血alpropeniesofmicrowa、忙iIevicearemeasuredbe内reandafterKghtenlpe阳turestIessOnthebaSisofthcexperiInentalresults，iIegradationmec王1anismofdeViceeIec打icalparalnetersisamlyzed，t
7、hcreasonofcauS啦thenoiseis缸e印retedandthenoisecllaracteriZationmodelofthethermaldamagemodelofIIlicrowavedeviceisproposedInordertodete锄inethelocationofg-rnoise，me跟鹏the10w能queI酗rnoisewl陀nthedeViceisbiased鹏arp硫h-o伍Secondly，thenoiseteStc觚beusedt0diagnosemedanmgeoftheIIlicr0眦Lvemegratedc沁uits，wKchbasedonth
8、enoiSeoflIlicrowaVediScretedevice1knoiseofboththequalified锄dfailurccnuitismeasuredandamlyzcd，iIlthemeantillle，thenoiSeparameters，W11ichisrelatedt0circuitdamage，are咖acted1kaIlalysispr0Vedthatnoisemeasu嘲nenttecllllologycaIlbeprelimilyused硒rthedamageofIllicro啪wimegratedchuitKq啊ord：mic阳wavePHEMTdevicelo
9、wfhquencynoisedefect微波器件低频噪声测试及无损诊断方法研究31微波器件测试系统15311试验样品的选择及条件一15312电学参数测试系统15313低频噪声测试系统1632电学参数热应力退化分析18321漏电流退化分析18322跨导退化分析1933微波器件低频噪声特性研究20331微波器件低频噪声测试结果20332微波器件的低频噪声特性22333微波器件噪声用于诊断缺陷23334微波器件低频噪声表征与电参数表征对比2734本章小结一28第四章微波集成电路低频噪声测试3141概述3142常见集成电路的失效诊断方法32421常见集成电路的失效诊断方法32422低频噪声用于电路诊断
10、的现状34微波器件低频噪声测试及无损诊断方法研究43微波集成电路低频噪声测试35431噪声测试方案35432微波集成电路的噪声特性36433噪声灵敏表征参量的提取。4344本章小结45第五章结论4751论文总结4752展望47致谢49参考文献51攻读硕士期间成果55第一章绪论第一章绪论帚一早珀下匕11研究背景微波器件在战争对军用微波雷达的需求下产生。随着微波技术的不断提高，微波器件及相关介质材料的市场规模逐渐扩大。微波器件已广泛用于遥测系统、微波通信系统、电子对抗、人造卫星、雷达、宇宙飞船、导航、生物医学等各个领域【l21。随着微波器件工作频率的提高，噪声的降低及高可靠性等优势，特别是微波集成
11、电路的实现，使微波电子系统实现了多元化发展。微波器件按其工作原理和所用材料、工艺的不同，可分为微波真空器件、微波半导体器件、微波集成电路(固态器件)和微波功能模块。微波半导体器件包括微波晶体管和微波二极管。微波集成电路是将具有微波功能的电路用半导体工艺制作在砷化镓或其他半导体材料芯片上【2】。其中，出现的各种形式微波半导体器件推动了微波技术的发展。20世纪50年代，出现了微波二极管，但其工作频率太低。60年代，出现了硅双极微波晶体管，到70年代中期转入电子迁移率高的GaAsMESFET器件，促成了微波单片集成电路的集成化进步。到80年代初，分子束外延(MBE)和金属有机化合物汽相淀积(MOCV
12、D)等先进技术的发展，出现了新型的器件，如高电子迁移率晶体管(HEMT)、赝配晶格HEMT(PHEMT)、异质结双极晶体管(HBT)等。这些三端微波器件的性能得到了很大的提高，在此基础上构成的MC(微波单片集成电路)也已实用化，进入商品化阶段，使用频率基本覆盖整个微波波段。由于科学技术的迅速发展，无论是军事装备，还是军用系统的微波器件，性能日益先进，结构越来越复杂，使用环境也比较多变，因此对装置中所使用的微波半导体器件或是微波集成电路的可靠性都提出了更高的要求【”】。低频噪声是一种很好的研究手段，具有无损、灵敏度高等优点，可以有效反映器件内在质量和可靠性的优劣，用于诊断器件中的缺陷。因此研究微
13、波器件的噪声测试及利用低频噪声进行缺陷诊断具有重要的意义。12研究现状以GaAs、GaN等材料制造的微波器件与电路具有高速、低功耗和高的电子迁移率等特点，渗透到军事、商业等在各个领域。随着器件工艺技术的发展，器件尺寸由微米进入亚微米甚至深亚微米，内部受到的应力不断增强，器件性能对电路参数和工艺参数的影响变得非常敏感，尤其是电路在各种应力的作用下产生的性能退化越来越严重16制，比如漏电流退化、源漏击穿甚至是器件烧毁。基于器件2微波器件低频噪声测试及无损诊断方法研究在各种应力下的损伤，各国学者致力于电子元器件的失效分析，总结不同器件的失效模式及失效机理。这些方法总结起来主要有以下两种：(1)电子显
14、微分析技术【9】：电子显微分析技术一直是微波半导体器件可靠性分析方面不可或缺的分析技术。通过显微分析，查找出器件失效的原因，及时补救和采取预防措施，再反馈到生产方，提高器件的合格率。为了提高微波器件的质量与可靠性，电子显微分析技术不断发展，推出了一系列新的分析技术。这些新技术包括光学显微分析技术、红外显微分析技术、声学显微分析、X射线透视分析、X射线荧光分析技术等。不同的分析技术侧重点也不同。比如，X射线透视分析可用于检测微波器件的内部结构、内引线开路或短路、焊点缺陷等；光学显微分析技术结合金相显微分析技术可以分析在过电应力下的各种烧毁与击穿现象。以上的电子显微分析技术随着电子技术所用材料的复杂性提高，元件结构的精细化提高，已不能满足失效样品的分析，现在发展起来的新技术，常用的有扫描电镜(SEM)、X射线能量色散谱(EDS)、俄歇电子能谱(AES)、X凡w成像技术等，已经
