單粒子輻射加固功率MOSFET器件新結構及模型研究
發(fā)布時間：2022-01-14 14:07
宇宙空間存在大量的X射線、γ射線、質子、重粒子等,航天器在太空運行會受到此類射線和粒子的輻射,引起航天器電子系統(tǒng)的擾動,甚至導致電子系統(tǒng)失效,嚴重影響航天器的在軌安全運行。本文針對宇航用功率VDMOS器件存在的抗SEB和抗SEGR技術瓶頸,在深入分析功率VDMOS器件單粒子輻射效應及物理過程的基礎上,系統(tǒng)地探討了功率VDMOS器件的單粒子輻射加固技術。提出了DSPSOIMOS和DBLMOS兩種單粒子輻射加固器件新結構,并完成了器件的設計、流片和輻射試驗驗證。本文以DBLMOS器件為典型介紹了器件樣品的設計和工藝細節(jié),分析討論了經中國科學院近代物理研究所SFC+SSC回旋加速器的單粒子輻射試驗結果。結果表明:采用能量為1400.8MeV、硅中射程為83.3μm、LET值為81.35MeV.cm2/mg的181Ta粒子垂直輻射DBLMOS器件,器件的單粒子輻射安全工作區(qū)由普通功率VDMOS器件的60V提高到了120V,提升了100%。在功率VDMOS器件的輻射...
【文章來源】：貴州大學貴州省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：174 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
IR公司功率VDMOS單粒子輻射特性曲線（左：R5，右；R6）
圖 1.2 宇宙射線輻射環(huán)境示意圖Fig.1.2 Sketch map of cosmic ray radiation environmen射線（GCR）未與地球大氣層作用的銀河宇宙射線稱為初級宇宙
分為兩個同心環(huán)的粒子區(qū)，即內范·愛倫輻射帶（內帶）和外范·愛倫輻射帶（外帶），如圖1.3 所示。內帶主要由能量在 30-100MeV 的質子組成，位于赤道上空 600-800km 高度, 向地球赤道兩側伸展約 40°，最高質子通量可達 3×104個質子/cm2·s；外帶主要由能量在0.4-1MeV 之間的電子組成，位于赤道上空 4800-35000km 高度之間，向赤道兩側伸展約60°，電子注量最高可達 3×1010個電子/cm2 s。圖 1.3 地球輻射帶（范 艾倫輻射帶）結構示意圖Fig.1.3 Sketch map of the Van Allen radiation belt綜上所述，空間輻射環(huán)境涉及宇宙射線環(huán)境和地球輻射帶，宇宙射線環(huán)境中的初級射線進入地球磁場后，會在地球磁場和大氣層的作用下發(fā)生衰減。而載人航天、地球同步衛(wèi)星等航天器的運行軌跡主要涉及范 艾倫輻射帶，因此針對航天工程、通訊衛(wèi)星、資源衛(wèi)星等電子系統(tǒng)的輻射效應主要涉及電離輻射總劑量效應、單粒子效應、質子（能量 30-100MeV）輻射效應和電子（能量 0.4-1MeV）輻射效應。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]SEGR- and SEB-hardened structure with DSPSOI in power MOSFETs[J]. Zhaohuan Tang,Xinghua Fu,Fashun Yang,Kaizhou Tan,Kui Ma,Xue Wu,Jiexing Lin. Journal of Semiconductors. 2017(12)
[2]功率VDMOS器件抗SEB/SEGR技術研究進展[J]. 唐昭煥,楊發(fā)順,馬奎,譚開洲,傅興華. 微電子學. 2017(03)
[3]Simulation study on single event burnout in linear doping buffer layer engineered power VDMOSFET[J]. 賈云鵬,蘇洪源,金銳,胡冬青,吳郁. Journal of Semiconductors. 2016(02)
[4]PN結摻雜濃度對耗盡層寬度及內建電場和內建電勢的影響[J]. 夏鵬昆,程齊家. 大學物理. 2015(06)
[5]基于锎源的N溝道VDMOS器件單粒子效應研究[J]. 陳佳,喬哲,唐昭煥,王斌,譚開洲. 微電子學. 2014(01)
[6]星用功率VDMOS器件SEGR效應研究[J]. 王立新,高博,劉剛,韓鄭生,張彥飛,宋李梅,吳海舟. 核技術. 2012(06)
[7]p型金屬氧化物半導體場效應晶體管低劑量率輻射損傷增強效應模型研究[J]. 高博,余學峰,任迪遠,崔江維,蘭博,李明,王義元. 物理學報. 2011(06)
[8]Total ionizing dose effects and annealing behavior for domestic VDMOS devices[J]. 高博,余學峰,任迪遠,劉剛,王義元,孫靜,崔江維. 半導體學報. 2010(04)
[9]VDMOSFET二次擊穿效應的研究[J]. 張麗,莊奕琪,李小明,姜法明. 現(xiàn)代電子技術. 2005(04)
[10]MOSFET柵氧化過程界面分凝行為的二維工藝仿真[J]. 陳慧凱,邢建平. 山東大學學報(工學版). 2002(05)
碩士論文
[1]抗輻射VDMOS器件的研究與設計[D]. 王思慧.東南大學 2016
本文編號：3588642
【文章來源】：貴州大學貴州省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：174 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
IR公司功率VDMOS單粒子輻射特性曲線（左：R5，右；R6）
圖 1.2 宇宙射線輻射環(huán)境示意圖Fig.1.2 Sketch map of cosmic ray radiation environmen射線（GCR）未與地球大氣層作用的銀河宇宙射線稱為初級宇宙
分為兩個同心環(huán)的粒子區(qū)，即內范·愛倫輻射帶（內帶）和外范·愛倫輻射帶（外帶），如圖1.3 所示。內帶主要由能量在 30-100MeV 的質子組成，位于赤道上空 600-800km 高度, 向地球赤道兩側伸展約 40°，最高質子通量可達 3×104個質子/cm2·s；外帶主要由能量在0.4-1MeV 之間的電子組成，位于赤道上空 4800-35000km 高度之間，向赤道兩側伸展約60°，電子注量最高可達 3×1010個電子/cm2 s。圖 1.3 地球輻射帶（范 艾倫輻射帶）結構示意圖Fig.1.3 Sketch map of the Van Allen radiation belt綜上所述，空間輻射環(huán)境涉及宇宙射線環(huán)境和地球輻射帶，宇宙射線環(huán)境中的初級射線進入地球磁場后，會在地球磁場和大氣層的作用下發(fā)生衰減。而載人航天、地球同步衛(wèi)星等航天器的運行軌跡主要涉及范 艾倫輻射帶，因此針對航天工程、通訊衛(wèi)星、資源衛(wèi)星等電子系統(tǒng)的輻射效應主要涉及電離輻射總劑量效應、單粒子效應、質子（能量 30-100MeV）輻射效應和電子（能量 0.4-1MeV）輻射效應。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]SEGR- and SEB-hardened structure with DSPSOI in power MOSFETs[J]. Zhaohuan Tang,Xinghua Fu,Fashun Yang,Kaizhou Tan,Kui Ma,Xue Wu,Jiexing Lin. Journal of Semiconductors. 2017(12)
[2]功率VDMOS器件抗SEB/SEGR技術研究進展[J]. 唐昭煥,楊發(fā)順,馬奎,譚開洲,傅興華. 微電子學. 2017(03)
[3]Simulation study on single event burnout in linear doping buffer layer engineered power VDMOSFET[J]. 賈云鵬,蘇洪源,金銳,胡冬青,吳郁. Journal of Semiconductors. 2016(02)
[4]PN結摻雜濃度對耗盡層寬度及內建電場和內建電勢的影響[J]. 夏鵬昆,程齊家. 大學物理. 2015(06)
[5]基于锎源的N溝道VDMOS器件單粒子效應研究[J]. 陳佳,喬哲,唐昭煥,王斌,譚開洲. 微電子學. 2014(01)
[6]星用功率VDMOS器件SEGR效應研究[J]. 王立新,高博,劉剛,韓鄭生,張彥飛,宋李梅,吳海舟. 核技術. 2012(06)
[7]p型金屬氧化物半導體場效應晶體管低劑量率輻射損傷增強效應模型研究[J]. 高博,余學峰,任迪遠,崔江維,蘭博,李明,王義元. 物理學報. 2011(06)
[8]Total ionizing dose effects and annealing behavior for domestic VDMOS devices[J]. 高博,余學峰,任迪遠,劉剛,王義元,孫靜,崔江維. 半導體學報. 2010(04)
[9]VDMOSFET二次擊穿效應的研究[J]. 張麗,莊奕琪,李小明,姜法明. 現(xiàn)代電子技術. 2005(04)
[10]MOSFET柵氧化過程界面分凝行為的二維工藝仿真[J]. 陳慧凱,邢建平. 山東大學學報(工學版). 2002(05)
碩士論文
[1]抗輻射VDMOS器件的研究與設計[D]. 王思慧.東南大學 2016
本文編號：3588642
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