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GaAs PHEMT是单片微波集成电路(MMIC)的关键结构,其寿命和长期可靠性对微波毫米波频段的通信领域的应用至关重要。国内有关GaAs PHEMT器件可靠性的研究处于初级阶段,远远落后于国外研究水平,如何有效快速地进行GaAs PHEMT器件可靠性评估,是在通信应用中遇到的的一个问题。本文在GaAs PHEMT寿命实验方法和可靠性评估理论分析的基础上,采用了直流偏置下的高温加速寿命实验方法进行GaAs PHEMT器件可靠性评估。首先,通过高温恒定电流应力下GaAs PHEMT金属化结构的加速寿命实验,确定影响GaAs PHEMT器件可靠性的薄弱环节。对四种GaAs PHEMT器件的单机理金属化结构包括栅金属和电镀层的接触孔链结构(A1结构)、二次布线(A2结构)、一次布线(A3结构)和欧姆接触(A4结构),进行了190℃、210℃和230℃三组寿命试验,以电阻为敏感参数,利用在线监测系统监测各金属化结构退化和寿命分布情况。分析寿命实验数据,利用Arrhenius模型计算得出各结构的激活能。结果表明,栅金属和电镀层的接触孔链结构(A1结构)激活能为0.522eV,相对于其它结构激活能较低,所以在寿命实验中更容易产生退化,是影响GaAs PHEMT器件可靠性的薄弱环节。其次,通过高温恒定电压应力下的GaAs PHEMT单管寿命实验,分析了退化前后器件电参数变化,得出器件在寿命实验中所发生的失效模式是饱和源漏电流退化、夹断电压退化和源漏电阻退化。饱和源漏电流退化和夹断电压退化是由肖特基退化所引起的。源漏电阻退化则是欧姆接触退化所导致的。分析单管寿命实验数据,利用Arrhenius模型计算出器件在正常工作条件下,即沟道温度为125℃时,GaAs PHEMT器件激活能为1.78eV,器件的中位寿命大于7×107h。本文关于GaAs PHEMT器件失效机理和寿命评估实验研究,为日后开展GaAs PHEMT器件可靠性研究提供了一定的技术指导。