一种砷化镓单片微波集成电路的可靠性评估方法技术

本发明专利技术公开了一种砷化镓单片微波集成电路的可靠性评估方法，它包括如下步骤：对砷化镓单片微波集成电路进行分析从而获得与芯片有关的失效率和与封装及外部环境有关的失效率；根据所述与芯片有关的失效率和与封装及外部环境有关的失效率之和评估砷化镓单片微波集成电路的可靠性程度。本发明专利技术为砷化镓单片微波集成电路的失效率水平和可靠性评估提供了准则，为确定砷化镓单片微波集成电路可靠性指标，开展电子设备可靠性预计提供依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及砷化镓单片微波集成电路技术，尤其涉及一种基于数理统计和失效物理的砷化镓单片微波集成电路的可靠性评估方法。
技术介绍
单片微波集成电路(MMIC)是在半绝缘半导体衬底上用外延、注入、光刻、蒸发、溅射等工艺方法制备出无源和有源元器件，并连接起来构成应用于微波(甚至毫米波)频段的功能电路。它包括所有能够在1～300GHz范围内实现的数字和模拟功能的单片集成电路芯片及其封装件，它的频率范围甚至可以扩展到整个射频范围。由于砷化镓(GaAs)材料的电子迁移率较高、禁带宽度宽、工作温度范围大、微波传输性能好，所以以GaAs为衬底的单片微波集成电路MMIC具有电路损耗小、噪声低、频带宽、动态范围大、功率大、附加效率高、抗电磁辐射能力强等特点。砷化镓单片微波集成电路(GaAs MMIC)包括多种功能电路，如低噪声放大器(LNA)、功率放大器、混频器、上变频器、检波器、调制器、压控振荡器(VCO)、移相器、开关、MMIC收发前端，甚至整个发射/接收(T/R)组件(收发系统)。GaAs MMIC的应用领域非常广，现在广阔的民用市场如移动通信、卫星通信等已经成为GaAs MMIC发展的重要推动力。正是如此，除了要求GaAs MMIC具有高性能外，还要求有高的可靠性。因此，对GaAs MMIC进行可靠性预计显得尤为重要。但是，目前还没有对砷化镓单片微波集成电路进行定量可靠性预计的技术。
技术实现思路
针对现有技术的缺点，本专利技术的目的是提供，实现对砷化镓单片微波集成电路的定量可靠性预计。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为，，它包括如下步骤(1)对砷化镓单片微波集成电路进行分析从而获得与芯片有关的失效率和与封装及外部环境有关的失效率；(2)根据所述与芯片有关的失效率和与封装及外部环境有关的失效率之和评估砷化镓单片微波集成电路的可靠性程度。在上述方法中所述与芯片有关的失效率等于芯片的复杂度失效率、温度系数、应用系数、工艺系数、成熟系数和质量系数的乘积。所述与封装及外部环境有关的失效率等于封装复杂度失效率、环境系数、成熟系数和质量系数的乘积。通过加速寿命试验确定所述的温度系数。通过工艺合格率与芯片面积及总栅宽关系，并结合加速寿命试验的试验数据，获得所述的复杂度失效率。通过收集、整理和分析在不同功率的砷化镓器件的生产工艺线上进行可靠性筛选的老化项目的淘汰率，获得所述的应用系数。通过分析对比多种晶体管工艺的砷化镓单片微波集成电路的现场失效率水平，获得所述的工艺系数。与现有技术相比，本专利技术定量描述砷化镓单片微波集成电路与使用环境、产品结构、工艺等主要影响因素的关系，为确定可靠性指标、开展可靠性预计提供依据。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。图1是本专利技术的方法流程框图。具体实施例方式请参阅图1，本专利技术的砷化镓单片微波集成电路的可靠性评估方法包括如下步骤(1)在分析砷化镓单片微波集成电路的特点、主要失效模式及其影响程度的基础上，初步建立砷化镓单片微波集成电路可靠性预计数学模型；(2)开展可靠性试验，收集和分析砷化镓单片微波集成电路的试验数据、工艺数据和现场数据，获得可靠性预计模型中的各模型系数；(3)砷化镓单片微波集成电路可靠性预计模型工程使用，通过收集与分析压电陀螺的使用信息来并完善并验证各模型系数的准确性；(4)建立最终的砷化镓单片微波集成电路可靠性预计模型，用数学模型定量描述砷化镓单片微波集成电路失效率与质量等级、使用环境、产品结构、工艺、应用形式等主要影响因素的关系，根据模型中所述与芯片有关的失效率和与封装及外部环境有关的失效率之和评估砷化镓单片微波集成电路的可靠性水平。在上述方法中所述砷化镓单片微波集成电路的失效率是与芯片有关的失效率和与封装及外部环境有关的失效率之和。所述与芯片有关的失效率等于芯片的复杂度失效率、温度系数、应用系数、工艺系数、成熟系数和质量系数的乘积。所述与封装及外部环境有关的失效率等于封装复杂度失效率、环境系数、成熟系数和质量系数的乘积。通过工艺合格率与芯片面积及总栅宽关系，并结合加速寿命试验的试验数据，获得所述的芯片复杂度失效率。芯片复杂度失效率按不同晶体管数、 不同工作频率给出。通过加速寿命试验确定所述的温度系数，给出砷化镓单片微波集成电路沟道温度从25℃至175℃之间的温度系数。通过收集、整理和分析在不同功率的砷化镓器件的生产工艺线上进行可靠性筛选的老化项目的淘汰率，获得所述的应用系数当砷化镓单片微波集成电路的应用模式为小功率、开关、低噪声时，应用系数为1.0；当砷化镓单片微波集成电路的应用模式为功率型、驱动器时，应用系数为4.0。通过分析对比多种晶体管工艺的砷化镓单片微波集成电路的现场失效率水平，获得所述的工艺系数当采用MESFET晶体管工艺时，工艺系数为1.0；当采用HBT晶体管工艺时，工艺系数为1.4；当采用HEMT晶体管工艺时，工艺系数为4.4。根据不同封装工艺和形式的砷化镓单片微波集成电路，得到所述的封装复杂度系数。根据砷化镓单片微波集成电路所处的环境，得到不同的环境系数当环境为GB时，环境系数为1.0；当环境为GMS时，环境系数为1.5；当环境为GF1时，环境系数为2.4；当环境为GF2时，环境系数为6.5；当环境为GM1时，环境系数为6.3；当环境为GM2时，环境系数为11；当环境为MP时，环境系数为6.8；当环境为NSB时，环境系数为7.5；当环境为NS1时，环境系数为4.5；当环境为NS2时，环境系数为10；当环境为NU时，环境系数为14；当环境为AIF时，环境系数为15；当环境为AUF时，环境系数为20；当环境为AIC时，环境系数为10；当环境为AUC时，环境系数为13；当环境为ARW时，环境系数为19；当环境为SF时，环境系数为1.2；当环境为ML时，环境系数为32；当环境为MF时，环境系数为15。根据砷化镓单片微波集成电路生产的成熟程度，得到所述的成熟系数当成熟程度为符合生产标准或技术条件并已稳定生产时，成熟系数为1.0；当成熟程度为质量尚未稳定时，成熟系数为3.0；当成熟程度为试制品或新投产的初批次产品、设计或工艺有重大变更以及长期中断生产或生产线有重大变化时，成熟系数为10。根据砷化镓单片微波集成电路生产的的执行标准不同，得到所述的质量系数，砷化镓单片微波集成电路的质量等级分为A1、A2、A3、A4、B1、B2、C1、C2。下面结合表格进一步说明，GaAs MMIC的失效率主要由两部分组成与芯片有关的失效率λdie、与封装及外部环境有关的失效率λpackage。与芯片有关的失效率λdie主要由芯片复杂度、沟道温度、应用状态、电压应力、生产工艺、投产年数、生产执行标准(质量系数)等因素来决定。λdie可用下式来表示λdie＝C1πTπAπpπLπQ与封装及外部环境有关的失效率λpackage的决定因素主要是环境与封装，而投产年数(成熟系数)和生产执行标准(质量系数)等亦会影响到封装失效率，因此，可以将λpackage表示为λpackage＝C3πEπLπQ故GaAs MMIC的失效率为λp＝λdie+λpackage即 λp＝[C1πTπAπP+C3πE]πLπQ式中，λP——工作失效率，10-6/h；πE——环境系数，见表1；πQ——质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种砷化镓单片微波集成电路的可靠性评估方法，其特征在于，它包括如下步骤：（１）对砷化镓单片微波集成电路进行分析从而获得与芯片有关的失效率和与封装及外部环境有关的失效率；（２）根据所述与芯片有关的失效率和与封装及外部环境有关的失效率之和评估砷化镓单片微波集成电路的可靠性程度。

【技术特征摘要】
1.一种砷化镓单片微波集成电路的可靠性评估方法，其特征在于，它包括如下步骤(1)对砷化镓单片微波集成电路进行分析从而获得与芯片有关的失效率和与封装及外部环境有关的失效率；(2)根据所述与芯片有关的失效率和与封装及外部环境有关的失效率之和评估砷化镓单片微波集成电路的可靠性程度。2.如权利要求1所述的砷化镓单片微波集成电路的可靠性评估方法，其特征在于，所述与芯片有关的失效率等于芯片的复杂度失效率、温度系数、应用系数、工艺系数、成熟系数和质量系数的乘积。3.如权利要求1所述的砷化镓单片微波集成电路的可靠性评估方法，其特征在于，所述与封装及外部环境有关的失效率等于封装复杂度失效率、环境系数、成熟系数和质量系数的乘积。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫郁薇，
申请(专利权)人：信息产业部电子第五研究所，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]