GaAs场效应微波功率器件稳态热场分析的等效结构模型.pdfVIP

　第 19 卷第 8 期　　　　　　　　半　导　体　学　报　　　　　　　　 . 19, . 8　 V o l N o 　1998 年 8 月　　　　　　 　　　　　　 . , 1998　 CH IN ESE JOU RNAL O F SEM ICONDU CTOR S A ug GaA s 场效应微波功率器件稳态 热场分析的等效结构模型 张鸿欣 ( 西安电子科技大学电路CAD 所　西安　710071) 摘要　提出了用于计算 GaA s 场效应微波功率器件峰值沟道温度的等效结构模型. 其中底座 与芯片等截面的等效厚度处理和多胞单胞化处理, 使计算工作量下降约二个数量级. 计算的峰 ( ) 值沟道温度与修正 包括了胞内热场分布影响、胞间热场分布影响和瞬态冷却过程影响 后的 电学法测量值的差别约为3 ℃. 文中还用此模型模拟了若干工艺参数对峰值沟道温度的影响. : 0170 EEACC N 1　前言 峰值沟道温度是 GaA s 场效应微波功率器件的可靠性指标, 在排除了偶然的工艺问题 ( ) 之后, 器件的寿命就主要由峰值沟道温度决定. 实验 红外、电学法 只有在器件制成后方能 ( ) ( ) 进行, 而且红外由于空间分辨率 ～ 5m 远大于沟道长度 ～ 1m 难于测到沟道温度, 电学 法测得的是整个器件的某种平均沟道温度. 因此非常需要一个热分析软件, 能模拟器件的热 场分布、热斑的位置和温度、工艺参数、器件结构对热场的影响, 以便调正设计, 达到预定的 [ 1 ] 可靠性指标. 与完全按照器件实际结构的热场模拟 比较, 本文提出的等效结构模型方法大 大简化了计算, 其达到的 5 ℃左右的精度可以满足大多数器件可靠性设计的要求. 2　等效结构模型、算法和热场分析软件 计算沟道温度的难点在于: 沟道温度既受其近邻处的工艺结构细节又受整体器件结构 的影响, 计算十分繁琐, 解决方法如下. 2. 1　底座的等效厚度处理和多胞单胞化处理 模拟必须包括芯片、底座、粘接层三部分. 虽然底座体积是芯片的百倍, 但底座温升仅为 芯片的十分之一左右, 而且分布比较均匀, 底座在整个热阻中处于次要地位, 我们用等效厚 度法将其用与芯片等截面、厚度为等效厚度的等效底座代替, 使计算量减少几十倍. [ 1 ] 器件一般有 20～ 30 个胞, 除去每边的 3～ 4 胞, 其余的胞的热场基本相同 , 即峰值温 　 电子部电子科学研究基金、陕西省自然科学基金资助项目 张鸿欣　男, 1938 年 12 月生, 教授, 目前从事半导体器件的热场及相关效应研究 收到,定稿 592 　　　　　　　　　　　　　　　半　导　体　学　报　 19 卷 度出现的中间胞与其左右胞达到了热平衡, 因此近似地可以将它以单胞处理, 其左右面近似 为绝热面, 这使计算量又下降了几十倍.