基于EMMI技術的GaAs多功能芯片的失效分析

周 舟，林 罡，于永洲，郭 嘯，賈 潔

（南京電子器件研究所，南京 210016）

1 引言

在半導體材料外延技術和微波單片電路工藝技術不斷進步的推動下，微波單片集成電路逐漸向高頻率、多功能和高集成度方向發展。微波多功能芯片可以將數控開關、低噪聲放大器、移相器、衰減器和功率放大器等集成在一只芯片上，替代傳統的單一功能芯片，可大幅減小系統體積、降低成本、提高產品的可靠性[1-5]。目前大多數微波毫米波多功能芯片主要采用GaAs贗配高電子遷移率晶體管（pHEMT）工藝進行流片，而對GaAs pHEMT MMIC的失效分析方法及案例的報道主要集中于功放芯片、開關芯片等單一功能芯片[6-7]，GaAs多功能芯片的失效分析鮮有報道。本文針對一款GaAs S波段數字移相衰減多功能芯片的失效情況進行深入分析，研究失效機理，并給出相應的工藝制程改進方案。本案例對于GaAs多功能芯片的失效分析具有一定的參考價值和借鑒意義。

2 失效芯片概況

本案例是一款基于GaAs 0.25 μm pHEMT E/D工藝的數字移相衰減多功能芯片，集成了六位數字移相通道、四位衰減通道、吸收式單雙擲開關及串口數字驅動電路，電路示意圖如圖1所示，該芯片采用TTL控制信號，通過背孔方式接地。

圖1 芯片電路示意圖

該款芯片在使用過程中出現90°移相通道無法恢復的故障，即90°態翻轉后不恢復，始終處于開啟狀態。故障件的具體測試結果如表1所示。

表1 故障芯片測試情況

3 故障分析

3.1 初步定位

芯片的90°移相通道由三部分組成，即微波部分、數字部分、微波與數字的連接部分。……