功率VDMOS器件抗SEB/SEGR技术研究进展

针对功率VDMOS器件抗单粒子辐射加固技术在空间辐射环境下的要求,从重粒子对VDMOS器件的辐射机理及作用过程出发,归纳出功率VDMOS器件抗单粒子辐射加固的三类技术:屏蔽技术、复合技术和增强技术。综述了国内外功率VDMOS器件这三类抗单粒子辐射加固技术的研究进展,为半导体器件抗单粒子辐射加固技术研究提供了参考。     

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。     

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。     

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。     

沟槽型VDMOS的重离子辐射失效研究

空间辐射环境中含有各种高能带电粒子,高能带电粒子与电子器件相互作用可能引发单粒子效应（SEE）,单粒子效应中单粒子烧毁（SEB）和单粒子栅穿（SEGR）是两种最主要的单粒子事件。对重离子环境下的器件退化和失效进行了研究,分析了重离子环境下的失效机理,提出了重离子条件下的器件改善结构,同时完成了仿真和重离子实验验证,提升了MOSFET抗重离子能力。     

新型高频VDMOS功率器件的研究

作者采用一种新方法设计了可在高压下工作的高频VDMOS器件,该器件具有二级场板终端结构。通过在工艺上利用多晶硅选择氧化形成漏表面厚氧化层,不仅可以有效地减小C_(gd),而且可以减小C_(gs)。该方法简化了器件制作工艺并实现了自对准扩散。     

高k栅介质增强型β-Ga2O3 VDMOS器件的单粒子栅穿效应研究

以增强型β-Ga₂O₃ VDMOS器件作为研究对象,利用TCAD选择不同的栅介质材料作为研究变量,观察不同器件的单粒子栅穿效应敏感性。高k介质材料Al₂O₃和HfO₂栅介质器件在源漏电压200 V、栅源电压-10 V的偏置条件下能有效抵御线性能量转移为98 MeV·cm²/mg的重离子攻击,SiO₂栅介质器件则发生了单粒子栅穿效应(Single event gate rupture, SEGR)。采用HfO₂作为栅介质时源漏电流和栅源电流分别下降92%和94%,峰值电场从1.5×10⁷ V/cm下降至2×10⁵ V/cm,避免了SEGR的发生。SEGR发生的原因是沟道处累积了大量的空穴,栅介质中的临界电场超过临界值导致了击穿,而高k栅介质可以有效降低器件敏感区域的碰撞发生率,抑制器件内电子空穴对的进一步生成,降低空穴累积的概率。     

VDMOS功率场效应器件的设计与研制

VDMOS功率场效应器件是八十年代迅速发展起来的新型功率器件,由于它比双极型功率器件具有许多优良性能:如高输入阻抗、低驱动电流、开关速度快、工作频率高、具有负的电流温度系数、热稳定性好,安全工作区大,没有二次击穿及高度线性的跨导等,已广泛地应用于各种电子设备中,如高速开关电路、开关电源、不间断电源、高功率放大电路、高保真音响电路、射频功放电路、电力转换电路、电机变频调速、电机驱动、固体继电器、控制电路与功率负载之间的接口电路等。     

500V VDMOS功率器件终端结构设计

本文论述了VDMOS器件的一种场板-分压环结合的终端结构。对1.5A/500V功率器件进行了分析和设计,并给出了终端电场分布的模拟结果。投片试制结果与设计预期参数相符。     

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。     

低压功率VDMOS的结构设计研究

对功率集成电路中耐压为60V,电流容量为2．5A的VDMOS进行了设计和仿真。在理论计算的基础上,分析了外延参数和单胞尺寸结构的设计优化方法。通过ISETCAD器件仿真软件,得出相关数据和终端结构,进而借助L-edit完成最终版图结构。     

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。     

高压功率VDMOS管的设计研制

随着功率电子器件进一步向高压、高频、大电流方向发展,VDMOS晶体管的市场将会越来越广阔。通过综合各种模型,优化外延层厚度和掺杂浓度。设计了高压VDMOS器件的元胞图形以及器件尺寸,并在终端利用新的思路,从而提高了漏源击穿电压,基于理论分析在工艺上成功实现了耐压为500V,导通电流为3A的功率VDMOS器件。     

JFET区注入对大功率VDMOS击穿电压和导通电阻的影响

研究了JFET区注入对大功率VDMOS器件击穿电压和导通电阻的影响,分析讨论了JFET区注入影响击穿电压的机理,并定量给出JFET区注入对导通电阻的影响.通过器件数值模拟优化JFET区注入剂量,并根据仿真结果改进器件设计,在满足击穿电压要求的前提下导通电阻降低了8％.     

功率VDMOS器件的研究与发展

简要介绍了垂直双扩散功率场效应晶体管(VDMOS)的研究现状和发展历史.针对功率VDMOS器件击穿电压和导通电阻之间存在的矛盾,重点介绍了几种新型器件结构(包括沟槽栅VDMOS、超结VDMOS、半超结VDMOS)的工作原理和结构特点,以及其在制造工艺中存在的问题.对不同器件结构的优缺点进行了比较分析.对一些新型衍生结构...     

高压高可靠性VDMOS功率器件钝化膜工艺研究

对500～1200 V统一工艺平台的VDMOS功率器件的钝化膜工艺进行了研究.通过选择钝化膜介质(SiON)工艺条件,选择合适的光刻条件,使该器件的表面极化低于50 V,大大增强了器件在高压工作环境下的可靠性.