Zuverlässigkeitsuntersuchung von GaAs Heteroübergang- Bipolartransistoren

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.