Zuverlässigkeitsuntersuchung von GaAs Heteroübergang- Bipolartransistoren (PDF)

In dieser Arbeit wurde die Zuverlässigkeit von Hochfrequenz-
GaAs-Heteroübergang-Bipolartransistoren (HBTs), die am
Ferdinand-Braun-Institut für Anwendungen mit hohen
Zuverlässigkeitsanforderungen (Mobilfunk, Weltraum) hergestellt
wurden, untersucht. Für die Lebensdaueruntersuchungen
wurden eine zuverlässige Messtechnik und die entsprechenden
Methodiken entwickelt und etabliert. Die Untersuchungen
erfolgten parallel zur Technologieentwicklung, um
den Einfluss der Variation der Technologieparameter auf die
Lebensdauer der HBTs zu untersuchen und der Technologie
entsprechende Rückmeldungen zu geben. Zusätzlich wurden
analytische Untersuchungen an degradierten HBTs durchgeführt,
um Schwachstellen und die für Ausfälle verantwortlichen
Degradationsmechanismen zu identifizieren und zu
charakterisieren. Mit physikalischen Analysemethoden (SEM,
FIB, TEM, EL) konnte der Hauptdegradationsmechanismus
identifiziert und die entstandenen Defekte sichtbar gemacht
und charakterisiert werden.
Die Bestimmung der mittleren Lebensdauer der HBTs in einem
angemessenen Zeitraum erfolgte unter Beschleunigung
der Alterung durch Erhöhung der Umgebungstemperatur und
der Kollektorstromdichte. Die Unterstützung der Entwicklung
der HBTs mit Zuverlässigkeitsuntersuchungen führte zur Steigerung
der mittleren Lebensdauer auf 1,1×107 Stunden, die
die Anforderungen um eine Größenordnung übertrifft. Diese
Werte gehören zu den besten publizierten Werten, obwohl sie
bei deutlich höheren Stromdichten erreicht wurden, was für
die besondere Zuverlässigkeit dieser Bauelemente spricht.