用于军事和航空航天领域的高可靠性技术

用于军事和航空航天领域的高可靠性技术　■恩智浦半导体　Ｋ．Ｗｅｒｎｅｒ，Ｓ．Ｔｈｅｅｕｗｅｎ，Ｊ．ｄｅ　Ｂｏｅｔ，Ｖ．Ｂｌｏｅｍ，Ｗ．Ｓｎｅｉｊｅｒｓ　高压ＬＤＭＯＳ是高达３．８ＧＨｚ的国防和航空电子设备　ＲＦ功率应用的最佳技术选择。该技术将高功率密度、高强　度与高于双级设备的增益和效率相结合。此外，因为基于　高容量的ＳＩ制造流程，高压ＬＤＭＯＳ的可靠性众所周知且　已经过市场验证。ＬＤＭＯＳ的固有特｝生使其可承受＋５ｄＢ的　过驱动，且无故障风险，灵活性的提升有助于实现不同的　脉冲格式并防止热失控，从而使整体系统设计比既有的双　极技术更简单。　ＬＤＭＯＳ总体ｌＩ生能　Ｓｉ　ＬＤＭＯＳ（横向扩散金属氧化物半导体）技术用　于国防和航空航天应用领域已有近１０年的历史。第一款　ＬＤＭＯＳ晶体管ＢＬＡ１０１１．２００于２００１年被用于航空电子　设备。与此同时，随着新工艺的性能不断提升，且最近一　项高压（５０Ｖ）技术在每个单一设备上实现了高达６００Ｗ的　功率级别，ＬＤＭＯＳ已不断深入航空电子设备市场。近年来，　功率密度、增益及效率显著提升（分别参见图１、图２及图３）。　０　５…　－　…　一……。。　…　一…………’　…　‘　ｔ９９８　２ｏ００　２００２　２００４　２００６　２００８　２０１０　Ｙｅａｒ　图１　在３．６　ＧＨｚ下负载牵引系统中无内部比对时　对封装设备进行测量，ＬＤＭＯＳ功率密度的变化　健壮性（即通常所说的承受“恶劣”ＲＦ条件的能力）　是否不匹配或显著缩短脉冲升降次数对实现可靠的设备性　能至关重要。恩智浦始终致力于实现最佳的设备强度。在　开发阶段，这些技术已经过最严格的强度测试，尤其是　５０Ｖ的高压技术。在其他因素中，寄生双极管的基极电阻　Ｌ一…彻　∞ｍ　＾　—＾：驰　●　Ｖｄ＿２８Ｖ　　！Ｇｅｎ２　ｆ－３－ＢｏＨｚ　；…一…一……………………　。…一一……一……．。　……．．一………．　……一，……．．ｊ　９９８　２０００　２００２　２００４　Ｙｅｌｌｒ　２００６　２００８　２０１０　图２　在ｆ＝３．６ＧＨｚ下通过负载牵引技术测量随后各代ＬＤＭＯＳ的　增益提高。插图所示为栅极长度的缩短　和ＬＤＭＯＳ设备的漏极延伸极其重要。如图４所示，我们　采用了两种参数以在５０Ｖ技术节点下实现高达１　５０Ｖ的漏　极击穿电压。　这将最终使设备始终能在额定负载和所有相位角下承　受至少为１０：１的ＶＳＷＲ，且正常工作。　６０　３Ｏ　ｌ　ｈ　一～……一…一一……－－一　１９９８　２０００　２００２　２００６　２００８　２０１０　图３　电源电压为２ｇｖ时在３．６　ＧＨｚ下Ｌ　ｓ最大漏极效率的变化　铝金属化　早期的ＬＤＭＯＳ技术涉及金金属化和接合线，因此具　有高电迁移耐力的固有优势。现代亚微米芯片制造工厂中，　新技术节点的发展促成了基于铝的金属化和接合线的使用。　互　—－蕊将在设备上采用铝金属化的第五代技术与采用金的第四　代（Ｇｅｎ　４）技术相比，产生故障的平均时间一样，但第　五代设备的功率密度更高。图５所示为结果，在该情况下，　ＧＳＭ基站设备的运行压力（ＣＷ运行）高于脉冲雷达晶　体管。　６０　８ｏ　１ｏ０　１２Ｏ　１４０　１６０　Ｄｒａｉｎ　Ｖｏｌｔａｇｅ（ｖ）　图４　采用不同技术时高压广播ＬＤＭＯＳ的脉冲电流电压测量值　图６　故障率为ｏ．１％时的脉冲次数与电线电流和接合角度　另一个争论的焦点是铝接合线的使用。人们担心脉冲　操作可能因为焦耳加热（每次脉冲）导致接合线发生“移　ＴＩ。Ｃ）　位”，最终因为机械疲劳引起破裂或断裂。我们设计了故障　检修实验，以校准可预测寿命的型号。事实证明，在第一　次接合之后，接合线总是发生破裂。破裂概率（ＴＴＦ０．１％）　还取决于接合角度（即电线与平面所成的角）以及所采用　的电流密度。图６所示为结果。显而易见，接合角度和电　图５　分别采用ＧＥＮ４和ＧＥＮ５技术制造的Ｗ—ＣＤＭＡ、ＥＤＧＥ及　ＧＳＭ设备的ＭＴＦＩ；Ｉ：；较。请注意功率密度。ＧＥＮ５设备的电　流密度Ｉ：ＩＣＧＥＮ４设备高２０％。ＧＥＮ５设备的热阻低于ＧＥＮ４　设备　当然，当时认为铝在承受脉冲应用时的可靠性要低于金。　然而，关于该领域的广泛研究和经验表明，即使铝在某　流越小越好。鉴于设计规则中的结果，我们在开发时可以　些方面未必优于金，但就此方面的性能而言，两者相当。　确保设备的必要寿命和／或可靠性。圆　ＳＴ提高Ｍ　Ｅ　Ｍ　Ｓ产能，引领运动感应　意法半导体（ＳＴ）大幅提升　法国Ｒｏｕｓｓｅｔ和Ｃｒｏｌｌｅｓ的逻辑裸片　幅降低产品的成本和尺寸。互补性　ｒｋｏｐ、和菲律宾　ＶＥＮＳＥＮＳ（‘Ｖｅｎｉｃｅ　Ｓｅｎｓｏｒ’）制程　ＭＥＭＳ生产线的产能，预计至２０１１　制造厂以及马耳他Ｋｉ年底，传感器日产能将超过３００万颗，　以满足客户对高性能、低价格传感器　的爆炸性增长的需求。　Ｃａｌａｍｂａ的封装测试厂。　可在单晶硅片内整合气室，制造尺寸　　意法半导体ＭＥＭＳ传感器制造　和性能出色的微型压力传感器。技术受益于其研发的全球领先的制程。　ＴＨＥＬＭＡ（Ｔｈｉｃｋ　Ｅｐｉ—Ｐｏｌｙ　Ｌａｙｅｒ　ｆｏｒ　大吞吐量处理能力已成为ＭＥＭＳ　２００６年，意法半导体全球首　厂商承受高速增长的市场需求的艰巨　ｃｒＯａｃｔｕａｔｏｒｓ　ａｎｄ　Ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒｓ）　挑战之一，同时也是取得市场成功的　创在８英寸晶片上生产ＭＥＭＳ传感　ＭＩ器，从而大幅降低了产品的单位成　表面微机械加工制程被用于制造加速　关键。意法半导体先进的ＭＥＭＳ封装　本，推动了现有ＭＥＭＳ应用的增长和　计和陀螺仪，这项工艺混合使用薄厚　测试平台既能并行处理大量的传感器　新ＭＥＭＳ市场的发展。意法半导体　不一的多晶硅层制造传感器的结构和　芯片，又为每个芯片提供恒定且重复　ＭＥＭＳ产品主要制造厂包括在意大利　连接件，能够在同一颗芯片上整合线　的测试激励信号，从而大幅提高生产　Ａｇｒａｔｅ和Ｃａｔａｎｉａ的传感器制造厂、　性和角运动机械元件，让客户能够大　线的整体产能。圃圈　世界电子元器件２０ｌ１．６　ｇｅｃ．ｅｃｃｎ．ｃｏｍ