МОЩНЫЕ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ



         

ПАРАМЕТРЫ МОЩНЫХ ВЧ ТРАНЗИСТОРОВ И МЕТОДЫ ИХ ИЗМЕРЕНИЯ - стр. 57


Ре­зультаты экспериментального изучения электромиграции в тонких алюминиевых пленках позволяют определить связь среднего времени, проходящего до отказа (МТТР — mean time to failure), с параметрами, характе­ризующими процесс миграции:

МТТF = СА/J *ехр(ф/(kT).                                                                                                       (4.1)

Здесь С — экспериментальная константа, зависящая от свойств алюминиевой пленки; А — поперечное сечение пленки, см2; ф — энергия активации процесса электро­миграции; k — постоянная Больцмана; Т — температура, К; J — плотность тока, А/см2. Константа С очень силь­но зависит от свойств пленки. Так в зависимости от раз­мера зерен алюминия С может меняться в 10 — 20 раз. Кроме того, в 10 — 20 раз может возрастать это значение при наличии на поверхности алюминия диэлектрической пленки [41, 42]. Установлено, что при введении в крем­ний добавок меди константа С также может резко воз­расти [43]. Температурная зависимость, содержащаяся в (4.1), в интервале температур 100 — 200 °С примерно такова, что увеличение Т на каждые 10° приводит к уменьшению МТТР в 2 раза.

Таким образом, чтобы снизить вероятность мигра­ции в структурах мощных ВЧ транзисторов с алюминие­вой металлизацией, следует вместо чистого алюминия использовать сплав алюминия с небольшим (несколько процентов) содержанием меди, увеличивать толщину металлизации, насколько это позволяет технология, уменьшать плотность тока и наносить поверх алюми­ниевой металлизации диэлектрическое покрытие (напри­мер, пиролитически осажденную двуокись кремния). Практически установлено, что плотность тока около 105 А/см2 с точки зрения устранения миграции вполне допустима, а плотность 106 А/см2 при эксплуатации в режимах, предельных по температуре, резко уменьшает МТТР.

В СВЧ мощных транзисторах существует еще один типичный вид отказа при использовании алюминиевой металлизации. При повышенной температуре перехода с приближением к ее предельно допустимому значению может стать заметным вызванное совместным действием диффузии и электрического тока растворение кремния и алюминия друг в друге, которое может привести к замыканию эмиттерной металлизации с базовой обла­стью.


Содержание  Назад  Вперед