GaN基HEMTs器件热测试技术与应用进展

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1、GaN基HEMTs器件热测试技术与应用进展李汝冠;廖雪阳;尧彬;周斌;陈义强【摘要】本文简述了半导体器件的温度测量方法，重点介绍了适用于氮化镓(GaN) 基高电子迁移率晶体管(HEMTs)器件的四种热测试技术及其在GaN基HEMTs器 件的应用情况.分析表明四种方法具有其各自的优劣之处:电学法虽然只能得到结区 平均温度,但能对器件进行直接测量而无需破坏封装;红外法虽然空间分辨率较低,但 能简便得到器件温度分布图和进行器件的静态、动态测量;拉曼散射技术具有约 1pm的高空间分辨率的优点，但需要逐点扫描、测量耗时长，适合于局部小范围的温 度测量;热反射法具有亚微米量级的高空间分辨率,能简便得到器件

2、温度分布图,十分 适合用于GaN基HEMTs器件的热测试中最后指出先进的热反射法很可能成为 GaN基HEMTs器件热特性研究的发展方向.Temperature measurement methods of semiconductor devices are summarized in this paper.Particularly,four thermal testing technologies and the application of these methods in high-electron mobility gallium nitride (GaN)based high elec

3、tron mobility transistor (HEMTs) devices are analyzed.The results show that the four technologies have their advantages and disadvantages.Although electronic method can only measure the average temperature of the junction area,it can directly measure the device temperature without damage to the pack

4、age.The spatial resolution of infrared method is relatively low,but it can easily measure the device temperature distribution and both the static and dynamic measurement.Raman scattering technology has the advantage of high spatial resolution of about 1 prn,but it requires point-by-point scanning an

5、d therefore suitable for local small-scale temperature measurement.Thermoreflectance imaging method not only possess high spatial resolution of sub-micron magnitude,but also can easily obtain device temperature profile,making it very suitable for GaN-based HEMTs device thermal test.It is pointed out

6、 that the thermoreflectance imaging method is likely to be the development direction of GaN-based HEMTs device thermal characteristics research.期刊名称】电子元件与材料年(卷),期】2017(036)009【总页数】9页(P1-9)【关键词】GaN;热测试;综述;电学法;红外辐射;拉曼散射;热反射【作 者】 李汝冠;廖雪阳;尧彬;周斌;陈义强【作者单位】 工业和信息化部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术 重点实验室,广东广州 510610;

7、工业和信息化部电子第五研究所电子元器件可靠性 物理及其应用技术重点实验室,广东广州 510610;工业和信息化部电子第五研究所 电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室,广东广州 510610;工业和信息化 部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室,广东广州 510610;工业和信息化部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术重点 实验室,广东广州 510610【正文语种】 中 文中图分类】 TN307 氮化镓（GaN ）基高电子迁移率晶体管（HEMTs ）固有的高击穿电压、高电子迁 移率和高热导率的特点，决定了其可应用于比传统半导体器件更大功率、更高频率 和更高温度

8、的场合1-2，被认为是下一代通信系统和功率转换电路应用的绝佳候 选3。然而GaN基HEMTs器件在实用化过程中依然存在诸多可靠性问题，其中 与温度相关的可靠性问题尤其关键4-5。GaN基HEMTs器件是一类高发热器件， 器件工作时产生的自热效应将导致器件性能显著退化，如饱和电流下降、源极电阻 增大、阈值电压漂移、增益降低和输出三阶交调点减小等6-8。本课题组近几年 的研究结果表明9-11，GaN基HEMTs器件在经历高温老化试验后，电流输出 能力大幅下降、栅泄漏电流显著增加，失效分析发现，这是由于栅金属下方出现明 显裂纹所致。该裂纹的出现主要是由于栅金属系统发生热失配产生的张应力导致裂 纹扩展

9、至二维电子气处。同时，GaN基HEMTs器件固有的高击穿电压、高电子迁移率和高热导率的特点， 又决定了其应用前景主要集中在高温、大功率等领域，无论是由于自热效应导致的 热可靠性问题，还是高温应用环境中的热可靠性问题，都使得器件的热可靠性评估 尤为重要，而其关键热学参数测试则成为非常重要的一项课题。为此，英国Bristol大学的Kuball团队指出掌握有源区温度特性对于提高GaN基HEMTS器 件性能和可靠性、优化器件设计等尤其重要12。因此，GaN基HEMTs器件热测试技术成为国内外学术研究的热点领域，对此人 们投入了大量的研究工作。本文首先简述了半导体器件热测试的常规方法，然后以 国内外研究

10、报道为基础，并结合笔者所在课题组的研究情况，重点对GaN基 HEMTs器件热测试技术的研究进展以及应用前景进行了总结和评述。 测试半导体器件的温度有多种方法，这些方法都是基于对器件某些受温度影响或随 温度而变的物理现象的测量。根据其特性不同，可以将半导体器件的温度测试方法 分为三大类13：利用某些随温度而变的电特性作为温度计的电学法；利用某些与 温度有关的光特性作为温度计的光学法；利用某些与器件紧密接触的物质作为温度 传感器的物理法。下面对这三大类方法做简单介绍。半导体器件的许多电学参数是与温度有关的，例如PN结正向电压、阈值电压、电 流增益、饱和电流等，这些被称为温度敏感参数。通过对这些温敏

11、参数的测量可以 推断出半导体器件的工作温度，这种方法就叫作电学法。采用PN结正向电压作为 温敏参数的例子有：双极晶体管的发射极-基极电压VEB14、场效应晶体管的栅- 源电压VGS15、MOSFET的二极管结压VF16等；采用阈值电压作为温敏参数 的例子有：功率MOSFET17、绝缘栅双极晶体管IGBT16等；采用电流增益作 为温敏参数的例子有：GaAs基异质结双极晶体管HBT18、GaAs MESFET19、 SiGe异质结20等；采用饱和电流作为温敏参数的例子有绝缘栅双极晶体管 IGBT21等。由于电学法的自身特点限制，它只能得到温敏参数区域的平均温度，而不能得到器 件的表面温度分布。例如

12、，利用PN结正向电压作为温敏系数时，得到的是结区的 平均温度，但这并不一定代表器件其他区域的温度。在大多数情况下，器件温度几 乎是处处相等的，因此可以将结区平均温度代表整个器件的温度；但在某些场合， 器件温度分布是不均匀的，甚至结区温度也并不是处处相同的，因此，这种情况下 无法用电学法准确评估器件的温度。虽然电学法牺牲了温度测试的某些特性，但它的好处是不需要对器件进行开封，它 是唯一能够对封装器件进行直接测量而无需破坏器件封装的测试方法。而且，结合 结构函数分析技术22，它还可以快速方便地对不同器件、不同工艺等的热性能进 行对比分析，因此，电学法成为研究GaN器件结温和器件纵向热阻分析的一项非

13、 常有力的技术。光学法是基于半导体器件表面的某些温度敏感的光学现象的一种测试方法，可分为 两类：发射测试法和激励测试法。发射测试法假设物体自身是发射光源，例如由黑 体辐射产生的与温度有强烈关系的红外辐射。激励测试法则是基于入射光与反射（或散射）光的对比，例如光致发光光谱、拉曼散射、热反射法等。红外辐射法可 以通过分析物体表面发生的红外辐射而直接得到器件的温度分布图，因此被广泛应 用于温度测量23。目前市面上已有很多基于红外辐射法测温的成熟产品。光致发 光法通过监测光致发光载流子在复合过程中的辐射衰变得到材料的带隙能，利用测 量材料的带隙能的变化来计算出器件的工作温度24。拉曼散射法通过测量半导

14、体 的声子频率来间接得到器件的工作温度，因为由光子产生或湮灭的声子是与温度有 关的，所以散射光子的光谱随温度变化12。热反射法是利用温度升高导致材料表 面光反射的变化来间接得到器件的表面温度，其优点在于空间分辨率达亚微米量级 25-26。由于仅有光子与器件有相互作用，而且这些相互作用对器件工作状态和温度的影响 非常小，所以光学法被认为是非接触式的；此外，光学法的优势还包括能够得到器 件的表面温度分布图。它的劣势是必须使光束接触物体表面，这不适用于封装器件， 而且光学法设备通常比较昂贵，使用较复杂。在光学法中，红外辐射法通过利用物体表面发生红外辐射能够非常简便得到器件的温度分布图，已经被广泛应用

15、于半导体器件结温测量；拉曼散射法具有约1 pm的 高空间分辨率，使其适合于GaN器件的应用，从而成为表征GaN热学参数的热 门手段；而近几年取得重大突破的热反射技术，由于其具有极高的空间和时间分辨 率，并且能简便得到器件温度分布图，成为研究GaN热学参数非常有前景的一项 技术，引起了国内外研究工作者的极大兴趣。物理法，包括点接触（如热扫描探针27）和多点接触或完全覆盖表面（如液晶和 热像磷光粉28），它是基于温度能量或热量从待测器件向接触物质传递的传感器 方法。物理法具有高达100 nm以内的超高分辨率29。对于点接触法，通过逐点 扫描和热矩阵可得到器件表面温度分布图；对于表面覆盖法，可以直接

16、得到器件表 面温度分布图。扫描探针法通常不太适宜对工作状态下的半导体器件进行温度测试。而对于液晶法， 每一个特定器件要找到具有合适相变温度的液晶是很困难的，如何将液晶很好地覆 盖在器件表面上，同时保证在测试过程中不改变液晶的特性难度很大。除此以外， 物理法对封装器件来说是破坏性的测量，而且物理接触还可能干扰器件表面的温度 分布场。综上，物理法被认为不太适合用于GaN基HEMTs器件热学参数的测试。对半导体器件热学参数的测试具有很多种方法，根据其特性不同，可以分为三大类：电学法、光学法、物理法。其中，适合用于GaN基HEMTs器件热学参数测试的方法有：能够对封装器件进行直接测量而无需破坏器件封装

17、的电学法；光学法中， 能够简便得到温度分布图而被广泛应用的红外法、具有高空间分辨率而成为热门技 术的拉曼散射法和近几年发展起来的比拉曼散射法具有更高空间分辨率的热反射法。而物理法通常被认为不太适合用于GaN基HEMTs器件热学参数的测试。由上述可知，适合用于GaN基HEMTs器件热学参数测试的方法有电学法、红外 法、拉曼散射法和热反射法，下面详细介绍这四种方法对GaN基HEMTs器件热 性能的研究情况。电学法是唯一能够对封装器件进行直接测量而无需破坏器件封装的测试方法，而且可以快速方便地对不同器件、不同工艺等的热性能进行对比，因此成为研究GaN 器件结温和器件纵向热阻分析的一项非常有力的技术。

18、GaN基HEMTs器件的栅下肖特基结压是温度敏感参数，所以通过监测该参数可以得到器件结温变化。测试过程为：首先将器件置于温度可控的油槽中，改变油槽温度测量肖特基结压得到一条校准曲线，该直线的斜率即为k系数。然后给器件施加一个加热功率P1,直到达到热平衡，接着断开加热功率，仅给器件施加一个 很小的测试功率P2，记录功率差AP,在结温下降过程中实时采样肖特基结压的 变化AV,再通过k系数得到器件的温度变化 TMVk,最后可以得到器件结温 的变化TJ= TJ0+ ATJ。该过程如图1所示。该方法被应用于某GaN基HEMTs器件在高温开态(HTO )应力试验前后的实验 中30，研究发现器件结温在经历H

19、TO实验后明显升高，图2所示为测量结果。 图中前面稀散的点是由于在功率切换瞬间受到电气干扰，从而造成这段时间内测试 信号的无效。“semi-infinite plate”模型认为在这段极短时间内，温度的变化量 与时间的平方根成线性关系，这样就可以推导出t=0时的结温22。图2的插图 所示为以时间的平方根为横坐标的降温曲线图，该图中线性外推得到HTO试验前 后器件的结温分别为55 C,78 C,试验后器件结温大幅上升了 23 C。 图2中的器件降温曲线包含了器件各封装结构的热阻、热容信息，通过结构函数 分析技术可以将这些信息解析出来22。结构函数的计算过程比较复杂,其基本过 程如图3所示。首先，

20、用z表示时间对数z=ln(t)，将降温曲线a(t)改写为时间对 数形式a(z)，则可以通过da/dz与w(z)的反卷积计算得到时间常数谱R(z) , w(z) 为z的函数；然后通过时间常数谱R(z)的离散化构建器件等效热Foster RC网络 模型，接下来转换成Cauer RC网络模型；将Cauer模型中的热阻与热容按网络 阶数叠加,即可获得积分结构函数。按上述方法得到器件HTO试验前后的积分结构函数如图4所示，图中标识的一段 平坦曲线为芯片的粘接层,即固晶层。因固晶层的热阻较大、热容很小所以在积分 结构函数曲线中表现为一段平坦曲线。从图4可知，HTO试验后，固晶层的热阻 明显增大，是造成器件

21、热阻增大的主要原因。HTO试验过程中，器件经历了长时 间高温应力,固晶层很可能因此而发生退化,如出现空洞增大、分层等,这可能是 造成结温升高的主要原因。红外法是最常用的一种利用检测物体自身发光而得到温度分布的技术。被测物体发 射的辐射能的强度峰值所对应的波长与温度有关,如图 5 所示13。利用这一原理, 用红外探头逐点测量物体表面各单元发射的辐射能峰值的波长，通过计算可换算成 表面各点的温度值。利用红外法进行器件温度测试时，首先需获得样品每个像素区域的红外发射率，在 得到样品表面的发射率分布后，对器件施加加热功率，再通过红外热成像，就可以 得到样品表面的温度分布图。图6所示为对某GaN基HEM

22、Ts器件进行红外法测 试的结果，图中可见该器件结温在静态红外热像的测试结果为108 C。GaN器件通常需要工作在脉冲条件下，例如上述器件是工作在脉冲宽度为3 ms、 占空比为30%的脉冲模式下，静态红外热成像技术抓取不到这些信息，所以静态 红外热像图得到的是器件温度的平均效果。由于红外法不改变器件的电气连接，所 以红外法还可以对器件的脉冲工作状态进行测试。对图6中温度最高区域进行动 态红外测试，测试结果如图7。可见，器件结温在脉宽3 ms时间内不断升高，3 ms后迅速降低，下一个脉冲周期到来又迅速升高和降低，如此反复；脉冲峰值温 度达到124 C,远高于静态红外热像108 C的测试结果。红外法

23、已被应用于GaN基HEMTs器件长期可靠性的研究中10，该器件在经历 5000 h高温试验后，输出电流密度从0.676 A/mm大幅下降到0.144 A/mm , 微光探测分析表明，器件中间部分的栅条发光情况明显比边缘部分的低，表明中间 部分的栅条退化速度较快。文献31认为，输出电流下降与栅下靠漏一侧形成的结 构损伤有关，而该结构损伤在高温下将加速扩展。图 8 所示的红外试验结果表明， 器件中间部分栅条的温度明显比边缘部分的高，中间栅条更高的温度导致了栅条退 化速度加快，这一结果与文献的说法相吻合。红外法对器件表面温度的测量需要对封装器件进行开封，同时对于 GaN 器件来说， 红外法的空间分辨

24、率较低（几微米），这些使得红外法的使用受到一定限制。尽管 如此，由于红外法能非常简便地得到器件温度分布图，而且不影响器件的电气连接， 从而可对GaN器件进行静态和动态测量，所以目前红外法仍然被广泛应用于GaN器件的热测试中。拉曼光谱是一种用来探测材料光学声子的振动能量或振动频率的光散射技术，通过 入射光与散射光的能量差来观测拉曼散射。拉曼散射由于其高的空间分辨率的优点， 使其适合于GaN器件中的应用，已成为表征GaN热学参数的热门手段。在光的散射过程中，辐射电场与分子发生相互作用，电子被激发到“虚能态”(Virtual states )并通过辐射光子又回到基态。这个过程基本上是弹性散射，这 种

25、散射过程被称为瑞利散射(Rayleigh scattering )。然而在106 108个声子 中就会产生一个非弹性散射，使得在散射过程中出现分子的量子化振动能级。该振 动能要么从入射光子传递给分子，称为斯托克斯拉曼散射(Stokes)，要么从分子传 递给散射光子，称为反斯托克斯拉曼散射(anti-Stokes)，如图9所示是瑞利散射 和拉曼散射过程的示意图32。拉曼散射是激发辐射能量的位移，通常用波数(cm-1)的形式来表达。温度对GaN拉曼散射的影响如图10所示32。可见，温度上升导致拉曼谱红移、谱线展 宽。高温时声子频率的降低来源于两方面的原因，声子固有能量的抑制和晶体的热 膨胀，一般热

26、膨胀是主要原因。高温时由于光学声子间的相互作用加剧，导致声子 散射增强，由此降低了声子寿命T。声子谱线宽度与声子寿命T相关：，其中。 因此，随温度的升高，声子寿命降低，从而声子谱线宽度展宽。从图10可见，采用拉曼散射测量器件温度最简单的方法是测量斯托克斯拉曼峰的 位移。然而，由于声子频率还与晶格应变有关，所以这种方法的准确性受限于应力 导致的误差。斯托克斯与反斯托克斯强度比随着温度升高而增大，利用这种特性也 可测量器件温度，而且不受应力影响。然而，在实际中应用这种方法却是非常困难 的，因为反斯托克斯信号强度非常弱，采集时间长，而且价格昂贵。通过测量器件在工作状态和关断状态时拉曼光谱E2(hig

27、h)声子谱线宽度的变化来 推断器件温度，可以不受应力的影响，而且和采用斯托克斯与反斯托克斯强度比的 方法具有差不多的准确度。拉曼峰的声子光谱线宽来源于激光谱线、光谱仪，和待 测样品的声子衰减率。前两者基本上与温度无关，所以在两次测量中对光谱线宽的 影响可以去除。只有晶体随温度上升而引起的谱线展宽能够被监测到。因此，在中 等应力水平下，拉曼谱线宽度与应力没有明显的关系，这从图1132也能够明显 地看出来。值得一提的是，对于像GaN基HEMTs这类具有压电材料和工作状态时有大的内建电场的器件，还要考虑电场对拉曼谱线宽度的影响。因此，选择合适的参考状态 对于得到准确的温度尤其关键，通常选取的是器件的

28、关断状态而不是未加电状态。Bristol大学报道了利用红外法和拉曼峰位移的方法来研究GaN器件结温的情况33，图12为测试结果。从图中可见，与红外法相比，拉曼散射法在空间分辨率 方面的优势非常明显，拉曼散射的空间分辨率约1 pm,这对于准确评估GaN器 件的沟道峰值温度非常重要。但同时从图中也可看到，拉曼散射法需要逐点扫描， 所以测量耗时很长，适合于局部小范围的温度测量。光束照射到材料上会发生反射，材料的反射率与温度有关，因此可以通过测试器件 表面的反射光强度的改变得到其温度的改变。入射光反射率R的相对变化与温度 的关系可近似为线性关系，如下式所示34：式中：T为温度；k是热反射校准系数（通常

29、在10-2 10-5K-1量级），它与材 料属性、光照波长、入射角度、表面粗糙度以及多层结构中样品的组分有关。图13所示为热反射法测试系统的原理图35，照明光源LED用于提供光强稳定的 入射光照射到待测器件表面，CCD或探测器用于探测随温度变化的反射光强度的 变化，从而生成器件的表面温度分布图。由于反射率信噪比很低，可能掩盖反射率 随温度变化的强度，所以在实际操作中通过锁相技术来提高采集信号的信噪比，以 获得更高的温度分辨率。热反射法具有非常高的空间分辨率，选择波长为400 - 800 nm的可见光，可以得 到亚微米量级的空间分辨率，这对GaN器件的热测试具有非常大的吸引力。美国 空军研究实验

30、室利用反射率热成像系统研究了 GaN 基 HEMTs 器件的热特性36， 图14为测试结果。图中可见，由于热反射法极高的空间分辨率，GaN器件表面 温度分布的细节清晰可见，说明热反射法适用于GaN器件的热测试中。 热反射法不仅具有亚微米量级的空间分辨率，而且还具有纳秒量级的时间分辨率。 文献37采用热反射法对GaN基HEMTs器件进行了瞬态自热效应测试，图15所 示为测试结果。图中可见，GaN沟道温度最高且上升最快，栅金属温度几乎与沟 道接近，而漏金属的温度上升较慢且温度较低。从这里也可看出，对GaN器件的 热测试需要极高的时间分辨率。 热反射法具有亚微米的空间分辨率和纳秒量级的时间分辨率，同

31、时又能简便得到器 件温度分布图，不需要知道材料的辐射系数，可以在室温或低于室温的条件下工作， 这些优点使其十分适合用于GaN器件的热学参数测试中。虽然目前成熟的商业化 设备尚不多，其准确度、可靠度等还有待验证，但热反射法是一项非常有应用潜力 的热测试技术，引起国内外研究工作者的极大兴趣。综上所述，虽然电学法只能得到结区的平均温度，不能得到器件的峰值温度和温度 分布图，但它是唯一能够对封装器件进行直接测量而无需破坏器件封装的测试方法， 而且可以快速方便地对不同器件、不同工艺等的热性能进行对比，因此成为研究 GaN器件结温和器件纵向热阻分析的一种常用技术。红外法在测量GaN器件时虽 然空间分辨率不

32、够，但由于其能非常简便得到器件平均温度分布图，而且能在不影 响器件的电气连接的情况下对GaN器件进行静态和动态测量，所以红外法仍然广 泛应用于 GaN 器件热学参数测试中。拉曼散射技术由于其高的空间分辨率的优点， 使其适合于GaN器件中的应用，已成为研究GaN热学参数表征的热门手段，但 拉曼散射法需要逐点扫描，所以测量耗时很长，适合于局部小范围的温度测量。热 反射法具有亚微米量级的高空间分辨率和纳秒量级的高时间分辨率，能简便得到器 件温度分布图，还可以在室温或低于室温的条件下工作，这些优点使其十分适合用于GaN器件的热测试中，引起国内外研究工作者的极大兴趣。下一阶段热反射法 很可能成为GaN器

33、件热特性研究的热门手段，具有广阔的应用前景。【相关文献】1 THAM W H, ANG D S, BERA L K, et al. Comparis on of the AlxGa1xN/GaN heterostructures grown on silicon-on-insulator and bulk-silicon substrates J. IEEE Trans Electron Devices, 2016, 63(1): 345-352.2 LESECQ M, HOEL V, ETANGS-LEVALLOIS A L D, et al. High performance of AlG

34、aN/GaN HEMTs reported on adhesive flexible tape J. IEEE Electron Device Lett, 2011, 32(2): 143145.3 ARENAS O, ALAM E A, AIMEZ V, et al. Electrothermal mapping of AlGaN/GaN HEMTs using microresistance thermometer detectors J. IEEE Electron Device Lett, 2015, 36(2): 111-113.4 PAINE B M, RUST T, MOORE

35、E A. Measurement of temperature in GaN HEMTs by gate end-to-end resistance J. IEEE Trans Electron Devices, 2016, 63(2): 590-597.5 ZHANG Y M, FENG S W, ZHU H, et al. Effect of self-heating on the drain current transient response in AlGaN/GaN HEMTs J. IEEE Electron Device Lett, 2014, 35(3): 345347.6 K

36、UZMIK J, JAVORKA R, ALAM A, et al. Determination of channel temperature in AlGaN/GaN HEMTs grown on sapphire and silicon substrates using DC characterization method J. IEEE Trans Electron Devices, 2002, 49(8): 1496-1498.7 ISLAM S S, ANWAR A F M. Self-heating and trapping effects on the RF performanc

37、e of GaN MESFETs J. IEEE Trans Microwave Theory Tech, 2004, 52(4): 1229-1236.8 CHINI A, SOCI F, MENEGHINI M, et al. Deep levels characterization in GaN HEMTs part II: experimental and numerical evaluation of self-heating effects on the extraction of traps activation energy J. IEEE Trans Electron Dev

38、ices, 2013, 60(10): 3176-3182.9 ZENG C, LIAO X Y, LI R G, et al. Investigation of abrupt degradation of drain current caused by under-gate crack in AlGaN/GaN high electron mobility transistors during high temperature operation stress J. J Appl Phys, 2015, 118(12): 124511-5.10 ZENG C, WANG Y S, LIAO

39、X Y, et al. Reliability investigations of AlGaN/GaN HEMTs based on on-state electroluminescence characterization J. IEEE Trans Device Mater Reliab, 2015, 15(1): 69-74.11 ZENG C, WANG Y S, LIAO X Y, et al. On the degradation kinetics and mechanism of AlGaN/GaN HEMTs under high temperature operation(H

40、TO) stress C/2014 IEEE International Conference on Electron Devices and Solid-State Circuits. New York: IEEE, 2014: 1-2.12 KUBALL M, HAYES J M, UREN M J, et al. Measurement of temperature in active high- power AlGaN/GaN HFETs using Raman spectroscopy J. IEEE Electron Device Lett, 2002, 23(1): 7-9.13

41、 BLACKBURE D L. Temperature measurements of semiconductor devices - a review C/Twentieth AnnualIEEE Semiconductor Thermal Measurement and Management Symposium. New York: IEEE, 2004: 70-80.14 CHANG Y H, WU Y Y. Measurement of junction temperature in heterojunction bipolar transistors C/Proceedings of

42、 the 2000 Third IEEE International Caracas Conference on Devices, Circuits and Systems. New York: IEEE, 2000: D59/1-D59/4.15 FENG S W, XIE X S, LU C Z, et al. The thermal characterization of packaged semiconductor device C/Sixteenth Annual IEEE Semiconductor Thermal Measurement and Management Sympos

43、ium. New York: IEEE, 2000: 220-226.16 JAKOPOVIC Z, BENCIC Z, KOLONIC F. Important properties of transient thermal impedance for MOS-gated power semiconductors C/Proceedings of the IEEE International Symposium on Industrial Electronics. New York: IEEE, 1999: 574-578.17 BLACKBURN D L, BERNING D W. Pow

44、er MOSFET temperature measurements C/1982 IEEE Power Electronics Specialists Conference. New York: IEEE, 1982: 400-407.18 MARSH S P. Direct extraction technique to derive the junction temperature of HBTs under high self-heating bias conditions J. IEEE Trans Electron Devices, 2000, 47(2): 288291.19 P

45、ETERSEN R, DE CEUNINCK W, DE SCHEPPER L. A novel non-destructive method for assessing the thermal resistance of power GaAs RF-MMIC amplifiers C/2000 High Frequency Post Graduate Student Colloquim. New York: IEEE, 2000: 20-25.20 REID A R, KLECKNER T C, JACKSON M K, et al. Thermal resistance in trench

46、-isolated Si/SiGe heterojunction bipolar transistors J. IEEE Trans Electron Devices, 2001, 48(7): 1477-1479.21 AMMOUS A, ALLARD B, MOREL H. Transient temperature measurements and modeling of IGBTs under short circuit J. IEEE Trans Power Electron, 1998, 13(1): 12-25.22 JC-15 Thermal Characterization

47、Techniques for Semiconductor Packages. Transient dual interface test method for the measurement of the thermal resistance junction to case of semiconductor devices with heat flow trough a single path: JESD51-14 S. Arlington, VA: JEDEC, 2010.23 HEFNER A, BERNING D, BLACKBURN D, et al. A high-speed th

48、ermal imaging system for semiconductor device analysis C/Seventeenth Annual IEEE Semiconductor Thermal Measurement and Management Symposium. New York: IEEE, 2001: 43-49.24 LANDESMAN J P, FLORIOT D, MARTIN E, et al. Temperature distributions in III-V microwave power transistors using spatially resolv

49、ed photoluminescence mapping C/Proceedings of the 2000 Third IEEE International Caracas Conference on Devices, Circuits and Systems. New York: IEEE, 2000: D1114/1-D1114/8.25 BURZO M G, KOMAROV P L, RAAD P E. Thermal transport properties of gold-covered thin-film silicon dioxide J. IEEE Trans Compon

50、Packag Technol, 2003, 26(1): 80-88.26 JU Y S, KADING O W, LEUNG Y K, et al. Short-timescale thermal mapping of semiconductor devices J. IEEE Electron Device Lett, 1997, 18(5): 169-171.27 MAJUMDAR A. Scanning thermal microscopy J. Annu Rev Mater Sci, 1999, 29: 505585.28 PARK J, DIESTEL S, RICHMAN S,

51、et al. Hot spot measurement on CMOS-based image sensor using liquid crystal thermograph C/52nd Electronic Components and Technology Conference 2002. New York: IEEE, 2002: 1627-1630.29 CAHILL D G, GOODSON K, MAJUMDAR A. Thermometry and thermal transport in micro/nanoscale solid-state devices and stru

52、ctures J. J Heat Transfer, 2002, 124(2): 223241.30 李汝冠，廖雪阳,曾畅,等. AIGaN/GaN HEMT器件性能退化的热学分析C/第一届全国宽禁 带半导体学术及应用技术会议. 苏州: 中国电子学会电子材料学分会, 2015: 266-267.31 LI L B, JOH J, DEL ALAMO J A, et aI. SpatiaI distribution of structuraI degradation under high-power stress in AIGaN/GaN high eIectron mobiIity trans

53、istors J. AppI Phys Lett, 2012, 100(17): 172109-3.32 CHOI S. Stress metroIogy and thermometry of AIGaN/GaN HEMTs using opticaI methods D. Georgia: Georgia Institute of TechnoIogy, 2013.33 SARUA A, JI H F, KUBALL M, et aI. Integrated micro-Raman/infrared thermography probe for monitoring of seIf-heat

54、ing in AIGaN/GaN transistor structures J. IEEE Trans EIectron Devices, 2006, 53(10): 2438-2447.34 FARZANEH M, MAIZE K, LUERBEN D, et aI. CCD-based thermorefIectance microscopy: principIes and appIications J. J Phys D: AppI Phys, 2009, 42(14): 143001.35 MAIZE K, ZIABARI A, FRENCH W D, et aI. Thermore

55、fIectance CCD imaging of seIfheating in power MOSFET arrays J. IEEE Trans EIectron Devices, 2014, 61(9): 3047-3053.36 MAIZE K, HELLER E, DORSEY D, et aI. ThermorefIectance CCD imaging of seIf heating in AIGaN/GaN high eIectron mobiIity power transistors at high drain voItage C/2012 28th AnnuaI IEEE

56、Semiconductor ThermaI Measurement and Management Symposium (SEMI-THERM). New York: IEEE, 2012: 173-181.37 MAIZE K, PAVLIDIS G, HELLER E, et aI. High resoIution thermaI characterization and simulation of power AlGaN/GaN HEMTs using micro-Raman thermography and 800 picosecond transient thermoreflectance imaging C/2014 IEEE Compound Semiconductor Integrated Circuit Symposium(CSICS). New York: IEEE, 2014: 1-8.