气密管壳及检测气密管壳内氢气氛的方法

技术领域

本发明属于二极管技术领域，尤其涉及一种检测气密管壳内氢气氛的方法。

背景技术

GaAs材料因为电迁移率高，衬底损耗小，适合用于微波电路。GaAs微波器件或者集成电路常常用金属陶瓷管壳进行气密封装后使用。这类金属陶瓷封装管壳，内部有时会释放氢，而氢原子进入GaAs器件，会造成饱和漏电流下降。有研究认为其原理是氢中和了GaAs器件外延层中的硅掺杂成分，或者在栅和沟道之间形成了阻挡，造成GaAs器件性能下降，最终GaAs微波集成电路性能退化不能满足使用要求。

当金属陶瓷管壳气密封装的GaAs微波集成电路退化时，要判断是否由管壳内释放的氢气引起，需要开冒做气氛分析，通常用光谱法或者能谱法进行，程序复杂，设备复杂。

综上所述，现有公开技术都存在程序过于复杂，检测气密管壳内氢气氛效率低的问题，针对这些问题，需要对检测方法进行优化。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种检测气密管壳内氢气氛的方法，能够降低程序复杂度，提高检测气密管壳内氢气氛的效率。

本发明实施例的第一方面提供了一种气密管壳，所述气密管壳内设置有GaAs场效应管，所述GaAs场效应管的漏极与所述气密管壳的引出管脚连接，所述GaAs场效应管的源极、栅极与所述气密管壳的地级相连；

通过对所述引出管脚施加电压，确定所述气密管壳内的氢气的浓度。

基于第一方面，在一些实施方式中，所述GaAs场效应管的硅掺杂外延层的浓度大于10

基于第一方面，在一些实施方式中，所述GaAs场效应管的栅金属采用钛铂金金属材料。

基于第一方面，在一些实施方式中，所述GaAs场效应管的表面不进行钝化处理，不覆盖钝化层。

基于第一方面，在一些实施方式中，所述GaAs场效应管的漏极通过键合压点与所述气密管壳的引出管脚连接。

基于第一方面，在一些实施例中，所述GaAs场效应管的源极、栅极通过通孔与所述气密管壳的地级相连。

本发明实施例的第二方面提供了一种检测气密管壳内氢气氛的方法，包括：

对所述引出管脚施加电压，采集所述引出管脚的电流；

计算所述电流的下降速度；

根据所述电流的下降速度，确定所述气密管壳内氢气的浓度。

基于第二方面，在一些实施方式中，所述根据所述电流的下降速度，确定所述气密管壳内氢气的浓度，包括：

通过

基于第二方面，在一些实施方式中，对所述引出管脚施加电压，采集所述引出管脚的电流；包括：

将所述气密管壳置于特定的温度环境下，通过电流表采集所述引出管脚的电流；所述特定的温度环境为0℃到300℃。

基于第二方面，在一些实施方式中，所述计算所述电流的下降速度，包括：

根据预设时间段内采样得到的电流数值及每个电流数值对应的采用时间，计算所述电流的下降速度。

本发明与现有技术相比存在的有益效果是：

本发明通过在气密管壳设置有GaAs场效应管，GaAs场效应管的漏极与所述气密管壳的引出管脚连接，对引出管脚施加电压，采集所述引出管脚的电流，计算电流的下降速度，并根据电流的下降速度确定气密管壳内氢气的浓度。简化了现有技术中检测管壳内是否有氢气氛需要开冒做气氛分析的复杂步骤，本发明能够降低程序的复杂度，有效提高检测气密管壳内氢气氛的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种气密管壳装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的GaAs场效应的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的电流表采集电流的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种检测气密管壳内氢气氛方法方法的实现流程图；

图5是本发明实施例提供的GaAs场效应管饱和电流变化图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。

图1示出了本发明实施例提供的一种气密管壳装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，装置1包括：气密管壳10和GaAs场效应管20。

其中，GaAs场效应管的漏极203与气密管壳的引出管脚连接(参见图2)，GaAs场效应管的源极202、栅极201与气密管壳的地级相连。

其中，GaAs场效应管的漏极203通过键合压点与气密管壳的引出管脚连接，GaAs场效应管的源极202、栅极201通过通孔与所述气密管壳的地级相连。

参见图3，将气密管壳置于特定的温度环境下，通过电流表采集引出管脚的电流。

一个实施例中，给监测引脚加电1V，监测电流10mA，对该管壳进行高温烘烤，以期望内部充分释放氢，氢做用于特制GaAs场效应管，造成其电流下降，则可以在监测引脚同样加电1V时，读到监测电流明显<10mA，按照理论其电流最多可以降到5mA左右。再根据下降速度的时间曲线，根据试验对比，就可以得到大致的氢气浓度。

一个实施例中，特制场效应管通过取消钝化层和增加材料掺杂浓度，对氢更加敏感，放置入气密金属陶瓷管壳后，在高温环境下经过一段时间，饱和电流会出现明显下降，利用该现象可以明确判断气密管壳内的氢气氛。

由上可知，本发明通过在气密管壳设置有GaAs场效应管，GaAs场效应管的漏极与所述气密管壳的引出管脚连接，对引出管脚施加电压，采集所述引出管脚的电流，计算电流的下降速度，并根据电流的下降速度确定气密管壳内氢气的浓度。本发明能够降低程序的复杂度，有效提高检测气密管壳内氢气氛的效率。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。

参见图4，其示出了本发明实施例提供的一种检测气密管壳内氢气氛方法的实现流程图，详述如下：

在步骤401中，在气密管壳内设置有GaAs场效应管，所述GaAs场效应管的漏极与所述气密管壳的引出管脚连接，GaAs场效应管的源极、栅极与所述气密管壳的地级相连。

在本步骤中，所述GaAs场效应管的硅掺杂外延层的浓度大于10

在本步骤中，所述GaAs场效应管的栅金属采用钛铂金金属材料。

在本步骤中，所述GaAs场效应管的表面不进行钝化处理，不覆盖钝化层。

在本步骤中，所述GaAs场效应管的漏极通过键合压点与所述气密管壳的引出管脚连接。

在本步骤中，所述GaAs场效应管的源极、栅极通过通孔与所述气密管壳的地级相连。

在本发明实施例中，GaAs场效应管的硅掺杂外延层的浓度大于10

在本发明实施例中，GaAs场效应管的栅条的宽度大于0.5um。

在本发明实施例中，GaAs场效应管可以采用更粗的栅条，不需要考虑微波性能，为了提高氢敏感度，可以牺牲其击穿电压，提高饱和电流。

在本发明实施例中，GaAs场效应管的栅金属采用对氢效应有催化作用的钛铂金金属。

在本发明实施例中，为了氢能充分侵入器件内部，该器件表面不进行任何钝化处理，即不覆盖任何钝化层，如氮化硅或者二氧化硅。

在步骤402中，对所述引出管脚施加电压，采集所述引出管脚的电流。

在本步骤中，将所述气密管壳置于特定的温度环境下，通过电流表采集所述引出管脚的电流，所述特定环境温度为0℃到300℃。

在本发明实施例中，管壳封帽后，对该管壳进行高温烘烤，以期望内部充分释放氢，氢做用于特制GaAs场效应管，在高温环境下一段时间，饱和电流就会出现明显下降，通过电流表采集引出管脚的电流。

在本发明实施例中，采用直流稳压电源对引出管脚施加电压。

在步骤403中，计算所述电流的下降速度。

在本步骤中，根据预设时间段内采样得到的电流数值及每个电流数值对应的采用时间，计算所述电流的下降速度。

在本发明实施例中，通过对引出管脚施加适当的电压，监测电流，可以通过电流的下降程度，来监测管壳内是否有氢，根据下降速度还可以大致判断氢的浓度。如图5所示为GaAs场效应管在175℃环境温度下，一定的氢气氛浓度下，五个试验样品的电流下降的曲线。

在步骤404中，根据所述电流的下降速度，确定所述气密管壳内氢气的浓度。

在本步骤中，通过

在本发明实施例中，对氢敏感的GaAs场效应管，其电流下降的速度和环境温度、氢气浓度、时间呈一定的关系，通过试验，推测在特定的环境温度、根据电流下降速度，计算得到氢气的浓度。

上述检测气密管壳内氢气氛的方法，通过在气密管壳设置有GaAs场效应管，GaAs场效应管的漏极与所述气密管壳的引出管脚连接，对引出管脚施加电压，采集所述引出管脚的电流，计算电流的下降速度，并根据电流的下降速度确定气密管壳内氢气的浓度。简化了现有技术中检测管壳内是否有氢气氛需要开冒做气氛分析的复杂步骤，能够降低程序的复杂度，有效提高检测气密管壳内氢气氛的效率。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。