氮化镓(GaN)基高电子迁移率晶体管(HEMT)以其高频、大功率和高效率的特点,成为雷达、第五代移动通信(5G)等领域在毫米波频段重要的功率放大器。但由于器件存在相关的可靠性问题,GaN HEMT器件的发展仍面临着诸多挑战。在这些可靠性问题中,由自热效应与热耦合效应导致的热不稳定性就是可靠性研究工作中的一个主要方面。本文着重对氮化镓(GaN)基高电子迁移率晶体管(HEMTs)器件的热可靠性问题展开研究。本文首先基于有限元热仿真手段系统地研究了器件各部分材料的热阻大小,通过从器件整体热分布结果中提取数据得到器件几何中心垂直线上各点的温度与竖直方向上距离的关系,从而量化了器件不同材料层的热阻;并从器件的封装形式、各部分材料种类及结构等角度进行器件的热阻优化;再通过对器件的散热方式进行建模,得到器件结温与各部分热阻的关系表达式;通过将量化的器件各部分热阻带入表达式,计算出各部分热阻对结温影响强弱的判定值,从而为不同结构器件的优化方式提供一定指导。对于GaN HEMT器件多指栅结构,论文针对多指之间的热耦合问题,设计了一种可快速计算得多指排布间距的计算机程序。经有限元仿真验证,发热指上最大温差降低约70%,说明通过该程序得到的多指排布方案可有效降低多指之间热耦合效应。该程序通过输入版图设计的基本参数,即可快速得到多指排布方案,高效且兼容性强,对器件版图结构的设计工作起到很大的帮助。该程序以双指热耦合关系作为理论基础,再通过有限元仿真得到热耦合强度与指间距的函数关系。由此编写的算法及代码,可由已知的相关参数直接计算得到不同指间距下的各指温度。通过各指上的温度情况替代器件整体的温度分布情况,从而提高优化效率。并通过穷举法并筛选最优结果即可得到某个精度下的最佳多指间距排布方案。最后对经过优化的器件流片,并进行电、热测试。通过对比测试数据也验证了优化工作对器件结温降低的效果。