本文關(guān)鍵詞：抗輻射VDMOS器件的研究與設(shè)計(jì)

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【摘要】：功率器件廣泛應(yīng)用于航天和軍事領(lǐng)域。工作在空間環(huán)境中的功率器件極易受到高能質(zhì)子和重離子的作用誘發(fā)單粒子效應(yīng),導(dǎo)致器件性能退化甚至失效,嚴(yán)重威脅到衛(wèi)星、航天器工作的可靠性。單粒子燒毀效應(yīng)和單粒子?xùn)糯┬?yīng)是單個(gè)高能粒子入射到、DMOS器件內(nèi)部引發(fā)的兩種常見的破壞性失效模式。本文主要研究這兩種效應(yīng)的器件失效機(jī)理,并在此基礎(chǔ)上探究了器件結(jié)構(gòu)參數(shù)改進(jìn)對(duì)輻射加固的作用。本文首先介紹了、DMOS的基本結(jié)構(gòu)與工藝流程,在此基礎(chǔ)上分別在導(dǎo)通和關(guān)斷兩個(gè)狀態(tài)下研究了VDMOS的工作特性。隨后討論了VDMOS的閾值電壓、跨導(dǎo)、導(dǎo)通電阻及擊穿電壓等電學(xué)參數(shù)的計(jì)算方法及影響因素,為抗輻射VDMOS的研究與設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。其次,從理論分析和器件仿真兩個(gè)方面入手研究了VDMOS的SEB效應(yīng)失效機(jī)理。理論分析結(jié)合了雪崩倍增效應(yīng)和寄生三極管導(dǎo)通機(jī)制兩個(gè)模型,系統(tǒng)地分析了SEB效應(yīng)的器件失效過程。器件仿真方面,利用4EDICI仿真軟件分析了、DMOS輻射后的電流響應(yīng),找出了SEB效應(yīng)的敏感區(qū)域,得出了VDMOS的二次擊穿電壓與SEB安全工作區(qū)域的關(guān)系。并且基于失效機(jī)理的理論模型研究了VDMOS抗SEB性能的影響因素,針對(duì)影響SEB敏感度的器件結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。然后,從理論和仿真兩方面研究了VDMOS的SEGR失效機(jī)理。針對(duì)Si-SiO2界面的空穴積累現(xiàn)象提出了“空穴池”積累模型,并且根據(jù)“空穴池”積累模型借助仿真軟件研究了JFET寬度對(duì)器件SEGR敏感度和電學(xué)特性的影響。結(jié)合SEB效應(yīng)的漏電流響應(yīng)曲線指出了SEB效應(yīng)中的柵氧化層微擊穿現(xiàn)象,并據(jù)此提出了SEB敏感度和SEGR敏感度的相互制約關(guān)系。最后,給出了一種150V抗輻射VDMO S的設(shè)計(jì)方案。該方案設(shè)計(jì)的器件既與現(xiàn)有工藝條件相兼容,又具有一定的抗輻射能力。此外,研究了超結(jié)VDMO S、溝槽型VDMOS和PSOI VDMOS三種新型VDMOS器件的抗輻射能力,為新型VDMOS在航空航天領(lǐng)域的推廣使用提供了理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：VDMOS 抗輻射 SEB SEGR 新型器件結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN386
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題背景9-13
• 1.1.1 功率器件與VDMOS9
• 1.1.2 空間輻射環(huán)境及分析9-11
• 1.1.3 VDMOS的輻射效應(yīng)11-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及研究意義13-14
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13
• 1.2.2 抗輻射VDMOS的研究意義13-14
• 1.3 本文工作內(nèi)容14-17
• 第二章 VDMOS的結(jié)構(gòu)與工作原理17-29
• 2.1 VDMOS的結(jié)構(gòu)與工藝17-21
• 2.1.1 VDMOS的基本結(jié)構(gòu)17-20
• 2.1.2 VDMOS的工藝流程20-21
• 2.2 VDMOS的工作原理21-23
• 2.2.1 VDMOS的導(dǎo)通特性21-22
• 2.2.2 VDMOS的關(guān)斷特性22-23
• 2.3 VDMOS的基本電學(xué)參數(shù)23-27
• 2.3.1 閾值電壓23
• 2.3.2 跨導(dǎo)23-24
• 2.3.3 擊穿電壓24-25
• 2.3.4 導(dǎo)通電阻25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-29
• 第三章 SEB輻射效應(yīng)研究29-43
• 3.1 SEB失效機(jī)理的研究29-35
• 3.1.1 VDMOS的雪崩倍增效應(yīng)29-31
• 3.1.2 寄生三極管的導(dǎo)通機(jī)制31-35
• 3.2 SEB數(shù)值仿真模型35-37
• 3.2.1 SEB失效的漏電流響應(yīng)35-36
• 3.2.2 SEB效應(yīng)的位置敏感性36-37
• 3.2.3 VDMOS的SEB效應(yīng)安全工作電壓37
• 3.3 VDMOS的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)器件抗SEB能力的影響37-41
• 3.3.1 源區(qū)摻雜濃度的影響37-38
• 3.3.2 P阱注入劑量的影響38-39
• 3.3.3 外延緩沖層厚度和濃度的影響39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 第四章 SEGR輻射效應(yīng)研究43-53
• 4.1 SEGR失效機(jī)理的研究43-46
• 4.2 “空穴池”積累模型及JFET寬度的優(yōu)化46-47
• 4.2.1 “空穴池”積累模型46-47
• 4.2.2 JFET寬度對(duì)VDMOS抗SEGR能力的影響47
• 4.3 柵氧化層微擊穿及SEGR敏感度與SEB敏感度的關(guān)系47-51
• 4.3.1 柵氧化層微擊穿47-48
• 4.3.2 SEGR敏感度與SEB敏感度的關(guān)系48-51
• 4.4 本章小結(jié)51-53
• 第五章 150V抗輻射VDMOS器件的設(shè)計(jì)53-63
• 5.1 150V抗輻射VDMOS設(shè)計(jì)方案53-56
• 5.1.1 主要參數(shù)的設(shè)計(jì)53-54
• 5.1.2 版圖的設(shè)計(jì)54-55
• 5.1.3 器件仿真結(jié)果55-56
• 5.2 器件結(jié)構(gòu)改進(jìn)56-62
• 5.2.1 超結(jié)VDMOS的抗輻射研究56-59
• 5.2.2 溝槽型VDMOS的抗輻射研究59-60
• 5.2.3 PSOI VDMOS的抗輻射研究60-62
• 5.3 本章小結(jié)62-63
• 第六章 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 總結(jié)63
• 6.2 展望63-65
• 致謝65-67
• 參考文獻(xiàn)67-69
• 作者簡(jiǎn)介69

【參考文獻(xiàn)】

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 商懷超;基于SOI工藝MOS器件的輻照效應(yīng)研究[D];西安電子科技大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：1011176