基于锎源的N沟道VDMOS器件单粒子效应研究

分析了N沟道VDMOS器件的单粒子辐射损伤机理和损伤模式,讨论了VDMOS器件的单粒子辐射加固措施。使用锎源,对采取了加固措施的一款200V高压N沟道VDMOS器件进行单粒子效应试验研究。对比分析了不同漏源电压和栅源电压以及不同真空度对VDMOS单粒子效应的影响,可为VDMOS器件的单粒子辐射加固、试验验证及应用提供参考。     

基于锎源的N沟道VDMOS器件单粒子效应研究

分析了N沟道VDMOS器件的单粒子辐射损伤机理和损伤模式,讨论了VDMOS器件的单粒子辐射加固措施。使用锎源,对采取了加固措施的一款200 V高压N沟道VDMOS器件进行单粒子效应试验研究。对比分析了不同漏源电压和栅源电压以及不同真空度对VDMOS单粒子效应的影响,可为VDMOS器件的单粒子辐射加固、试验验证及应用提供参考。     

功率VDMOS器件的SEB致SEGR效应研究

功率VDMOS器件是航天器电源系统配套的核心元器件之一,在重粒子辐射下会发生单粒子烧毁(SEB)和单粒子栅穿(SEGR)效应,严重影响航天器的在轨安全运行。本文在深入分析其单粒子损伤机制及微观过程的基础上,发现了功率VDMOS器件在重粒子辐射下存在SEBIGR效应,并在TCAD软件和¹⁸¹Ta粒子辐射试验中进行了验证。引起该效应的物理机制是,重粒子触发寄生三极管,产生瞬时大电流,使得硅晶格温度升高,高温引起栅介质层本征击穿电压降低,继而触发SEGR效应。SEBIGR效应的发现为深入分析功率MOSFET器件的单粒子辐射效应奠定了理论基础。     

评价功率VDMOS器件SEB效应的畸变NPN模型

构建了一个半径为0.05μm的圆柱体,用于模拟单粒子辐射功率VDMOS器件的粒子径迹,且圆柱体内新生电子和新生空穴的数目沿圆柱体的半径方向呈高斯分布。考虑到功率VDMOS器件的SEB效应与寄生NPN具有直接关系,提出了一种畸变NPN模型,并通过合理假设,推导出功率VDMOS器件在单粒子辐射下安全漏源偏置电压的解析式。结果表明,使用解析式计算得到的SEB阈值与TCAD仿真结果吻合较好。该模型可被广泛用于功率VDMOS器件SEB效应的分析和评价,为抗辐射功率VDMOS器件的选型及评价提供了一种简单和廉价的方法。     

抗SEB加固功率VDMOS的温度特性研究

仿真研究了300 V抗辐射功率VDMOS器件在不同缓冲层浓度、不同LET值下单粒子烧毁(SEB)效应的温度特性。结果表明,SEB的温度特性与LET值相关,LET值较小时(0.1 pC/μm),SEB电压呈正温度系数特性;LET值较大时(1 pC/μm),SEB电压呈负温度系数特性。重点分析了1 pC/μm LET时离化强度大的条件下SEB电压的碰撞电离分布和晶格温度分布,分析发现,功率VDMOS颈区JFET/P阱的pn结是SEB效应薄弱点,这得到了实验结果的验证。本模型计算的结果表明,当LET值大、器件工作温度高时,功率VDMOS器件的单粒子烧毁风险最大。该项研究结果为抗辐射加固功率VDMOS器件的应用提供技术参考。     

TCAD结合SPICE的单粒子效应仿真方法

为解决传统集成电路抗单粒子加固设计中存在的不足,利用TCAD及SPICE软件,探索出一种单粒子效应仿真与电路抗辐射加固设计相结合的方法。该方法通过TCAD软件的器件建模、仿真单粒子效应对器件的影响,得出器件在单粒子辐射条件下的3个关键参数。利用SPICE软件将此参数转化为模拟单粒子效应的扰动源,进而指导电路抗单粒子效应的加固设计工作。通过对一款SRAM的加固设计及辐射试验对比,证明了该方法的正确性和有效性,同时也为以后单粒子效应设计加固提供了依据。     

功率VDMOSFET单粒子效应研究

阐述了空间辐射环境下n沟功率VDMOSFET发生单粒子栅穿(SEGR)和单粒子烧毁(SEB)的物理机理。研究了多层缓冲局部屏蔽抗单粒子辐射的功率VDMOSFET新结构及相应硅栅制作新工艺。通过对所研制的漏源击穿电压分别为65V和112V两种n沟功率VDMOS-FET器件样品进行锎源252Cf单粒子模拟辐射实验,研究了新技术VDMOSFET的单粒子辐射敏感性。实验结果表明,两种器件样品在锎源单粒子模拟辐射实验中的漏源安全电压分别达到61V和110V,验证了新结构和新工艺在提高功率VDMOSFET抗单粒子效应方面的有效性。     

国产中高压抗辐照功率MOSFET单粒子效应

功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)空间使用时易遭受重离子轰击产生单粒子效应(单粒子烧毁和单粒子栅穿)。本文对国产新型中、高压(额定电压250 V,500 V)抗辐照功率MOSFET的单粒子辐射效应进行了研究,并采取了有针对性的加固措施,使器件的抗单粒子能力显著提升。结果表明：对250 V KW2型功率MOSFET器件进行Bi粒子辐照,在栅压等于0 V时,安全工作的漏极电压达到250 V;对500 V KW5型功率MOSFET器件进行Xe粒子辐照,在栅压等于0 V时,安全工作的漏极电压达到400 V,并且当栅压为-15 V时,安全工作的漏极电压也达到400 V,说明国产中、高压功率MOSFET器件有较好的抗单粒子能力。     

总剂量辐射对硅双极和MOS器件性能的影响

对比研究了总剂量辐射对硅微波功率双极器件、LDMOS器件、VDMOS器件以及常规功率VDMOS和抗辐射加固功率VDMOS器件电性能的影响,并分析了辐射后器件性能变化的原因,为抗辐射加固方法的改进和优化提供了基础。     

65 nm体硅工艺NMOS中单粒子多瞬态效应的研究

针对NMOS场效应晶体管由重离子辐射诱导发生的单粒子多瞬态现象,参考65 nm体硅CMOS的单粒子瞬态效应的试验数据,采用TCAD仿真手段,搭建了65 nm体硅NMOS晶体管的TCAD模型,并进一步对无加固结构、保护环结构、保护漏结构以及保护环加保护漏结构的抗单粒子瞬态效应的机理和能力进行仿真分析。结果表明,NMOS器件的源结和保护环结构的抗单粒子多瞬态效应的效果更加明显。     

P沟道VDMOS器件抗辐射加固技术研究

针对功率器件的抗辐射加固技术,从入射粒子对半导体材料的辐射损伤机理出发,设计了一种-150 V抗辐射P沟道VDMOS器件。该器件采取的抗辐射加固措施有:在颈区的上方形成局部厚场氧化层结构;在N体区进行高剂量离子注入掺杂;在850 ℃低温条件下生长栅氧化层。通过仿真分析和试验进行了验证,该器件在最劣漏偏置条件下抗总剂量达到3 kGy,抗单粒子烧毁和单粒子栅穿的LET值为99.1 MeV·cm²/mg。该器件适用于星用抗辐射DC-DC电源系统。     

基于RHBD技术的深亚微米抗辐射SRAM电路的研究

研究了目前业内基于抗辐射加固设计(RHBD)技术的静态随机存储器(SRAM)抗辐射加固设计技术,着重探讨了电路级和系统级两种抗辐射加固方式。电路级抗辐射加固方式主要有在存储节点加电容电阻、引入耦合电容、多管存储单元三种抗辐射加固技术;系统级抗辐射加固方式分别是三态冗余(TMR)、一位纠错二位检错(SEC-DED)和二位纠错(DEC)三种纠错方式,并针对各自的优缺点进行分析。通过对相关产品参数的比较,得到采用这些抗辐射加固设计可以使静态随机存储器的软错误率达到1×10-12翻转数/位.天以上,且采用纠检错(EDAC)技术相比其他技术能更有效提高静态随机存储器的抗单粒子辐照性能。     

多晶硅部分剥离技术对抗辐照VDMOS动态特性的影响

在考虑VDMOS器件的抗辐照特性时,为了总剂量辐照加固的需求,需要减薄氧化层的厚度,然而,从VDMOS器件的开关特性考虑,希望栅氧化层厚度略大些。本文论证了在保证抗辐照特性的需求的薄氧化层条件下,采用漂移区多晶硅部分剥离技术以器件动态特性的可行性,研究了该结构对器件开启电压、击穿电压、导通电阻、寄生电容、栅电荷等参数的影响,重点研究了漂移区多晶硅窗口尺寸对于VDMOS动态特性的影响。模拟结果显示,选取合理的多晶硅尺寸,可以降低栅电荷Qg,减小了栅-漏电容Cgd,减小器件的开关损耗、提高器件的动态性能。     

VDMOS场效应晶体管的研究与进展

介绍了新一代电力电子器件VDMOS的发展概况及工作原理，分析了其技术特点与优势，重点阐述了近年来国际上VDMOS在高压大电流及低压大电流方面所取得的理论及技术突破，通过不断改进的沟槽技术以及封装工艺提高了器件的整体性能，而Superjunction新结构、SiC新材料的采用突破了Si的高压应用理论极限。最后对未来的研究方向作了展望。     

Single event double node upset tolerance in MOS/spintronic sequential and combinational logic circuits

Spin-transfer torque random access memory (STT-RAM) is an emerging storage technology that is considered widely thanks to its attractive features such as low power consumption, nonvolatility, scalability and high density. STT-RAMs are comprised of a hybrid design of CMOS and spintronic units. Magnetic tunnel junction (MTJ) as the basic element of such hybrid technology is inherently robust against radiation induced faults. However, the peripheral CMOS component for sensing the resistance of the MTJs are prone to be affected by energetic particles. This paper proposes low power, nonvolatile and radiation hardened latch and lookup table circuits based on hybrid CMOS/MTJ technology for the next generation integrated circuit devices. Simulation results revealed that, the proposed circuits are fully robust against single event upsets (SEU) and also single event double node upsets (SEDU) that are of the main reliability challenging issues in current sub-nanometer CMOS technologies.     

浅谈平面高压VDMOS工艺平台发展

该文从国内生产线的实际出发,简单介绍了目前国内主流功率VDMOS器件生产厂家所采用的平面高压VDMOS工艺平台,初步总结了当前各种成熟工艺平台具有的特点与优点,希望该文有助于国内同行之间相互借鉴与提高,目的是促进民族工业不断向前发展。     

功率MOSFET发展近况

本文介绍功率ＭＯＳＦＥＴ近年来采用优化设计技术和微细加工技术获得低导通电阻、高耐压、高频率、高雪崩容量、低压驱动的发展情况及其应用前景。     

一种改善功率VDMOS单粒子栅穿的新结构研究

本文分析了VDMOS器件在空间辐照环境中的单粒子栅穿机理,并基于这种机理提出了一种可以有效改善VDMOS器件单粒子栅穿的新结构。从理论上分析了该结构在改善VDMOS单粒子栅穿效应中的作用,仿真验证该结构可以提高SEGR阈值约120%,该结构在保证VDMOS器件击穿电压保持不变的前提下,可以降低VDMOS的比导通电阻约15.5%,同时该新结构仅需要在原VDMOS器件版图的基础上使用有源区的反版来代替有源区版,应用LOCOS技术实现厚氧化层来提高SEGR阈值,工艺可加工性较强。该新结构特别适用于对辐照环境中高压VDMOS器件的研制。