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Reliability of InGaP and AlGaAs HBT Confiabilidade do InGaP e AlGaAs HBT

Noren PAN, Roger E. WELSER, Kevin S. STEVENS, Charles R. LUTZ

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Resumo:

A confiabilidade a longo prazo do transistor bipolar de heterojunção (HBT) continua a ser um assunto de grande interesse devido à crescente aceitação deste dispositivo em uma ampla gama de aplicações. Os requisitos mais exigentes para confiabilidade a longo prazo incluem instrumentação de micro-ondas de alto desempenho, radar de banda X e comunicação por ondas luminosas (OC-192). Um salto significativo no desempenho de confiabilidade a longo prazo foi observado no HBT à medida que o material emissor AlGaAs foi substituído por InGaP compatível com rede. Uma melhoria dramática na confiabilidade de longo prazo também foi observada nos HBTs emissores de AlGaAs conforme a tensão de ativação (Vbe) foi reduzido. O mecanismo de falha típico em dispositivos HBT em alta densidade de corrente e testes de confiabilidade de longo prazo em alta temperatura foi um aumento dramático na corrente de base em baixas densidades de corrente. Um dos fatores limitantes na obtenção do MTTF no InGaP HBT foi o longo tempo necessário para promover falhas no dispositivo HBT. Além disso, é necessário um grande tamanho de amostra para extrair um MTTF confiável. Aumentos significativos na densidade de corrente tão alta quanto 180 kA/cm2 durante o teste de confiabilidade foi usado para promover falhas a fim de obter um MTTF dentro de um período de tempo razoável. O MTTF a uma temperatura de junção de 334C e a uma densidade de corrente de 180 kA/cm2 eram 1159 horas. O MTTF extrapolado a uma temperatura de junção de 150C excedeu 106 horas para todos os dispositivos testados. Foi feita uma tentativa de prever o MTTF de AlGaAs e InGaP HBT usando um modelo simples baseado no ajuste dos gráficos Gummel iniciais de dispositivos de grande área. O modelo foi baseado na estimativa da densidade do defeito de armadilha na junção base/emissor, no componente de injeção de furo da corrente de base e no sinal de ativação. Vbe. Supôs-se que a degradação do HBT ocorresse na junção base/emissor e isso correspondesse a um aumento na densidade da armadilha nesta heterojunção. Um fator de melhoria de 5 no MTTF da confiabilidade do AlGaAs HBT com menor tensão de ativação foi estimado com base no modelo acima, o que confirmou os resultados experimentais. Estes resultados sugerem que o material emissor é o principal responsável pela determinação das características de confiabilidade a longo prazo do HBT. A combinação de uma barreira de furo altamente eficaz e uma baixa ativação Vbe são altamente desejáveis ​​para características de confiabilidade de longo prazo.

Publicação
IEICE TRANSACTIONS on Electronics Vol.E84-C No.10 pp.1366-1372
Data de publicação
2001/10/01
Publicitada
ISSN online
DOI
Tipo de Manuscrito
Special Section INVITED PAPER (Joint Special Issue on Heterostructure Microelectronics with TWHM 2000 (Topical Workshop on Heterostructure Microelectronics 2000))
Categoria
THBs III-V

autores

Palavra-chave