單粒子輻射加固功率MOSFET器件新結(jié)構(gòu)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(zhì)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(dǎo)致電子系統(tǒng)失效,嚴(yán)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(shù)瓶頸,在深入分析功率VDMOS器件單粒子輻射效應(yīng)及物理過程的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地探討了功率VDMOS器件的單粒子輻射加固技術(shù)。提出了DSPSOIMOS和DBLMOS兩種單粒子輻射加固器件新結(jié)構(gòu),并完成了器件的設(shè)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(shè)計和工藝細(xì)節(jié),分析討論了經(jīng)中國科學(xué)院近代物理研究所SFC+SSC回旋加速器的單粒子輻射試驗結(jié)果。結(jié)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(xué)貴州省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：174 頁
【學(xué)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(nèi)范·愛倫輻射帶（內(nèi)帶）和外范·愛倫輻射帶（外帶），如圖1.3 所示。內(nèi)帶主要由能量在 30-100MeV 的質(zhì)子組成，位于赤道上空 600-800km 高度, 向地球赤道兩側(cè)伸展約 40°，最高質(zhì)子通量可達(dá) 3×104個質(zhì)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(cè)伸展約60°，電子注量最高可達(dá) 3×1010個電子/cm2 s。圖 1.3 地球輻射帶（范 艾倫輻射帶）結(jié)構(gòu)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(jìn)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(yīng)主要涉及電離輻射總劑量效應(yīng)、單粒子效應(yīng)、質(zhì)子（能量 30-100MeV）輻射效應(yīng)和電子（能量 0.4-1MeV）輻射效應(yīng)。
【參考文獻(xiàn)】：
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(shù)研究進(jìn)展[J]. 唐昭煥,楊發(fā)順,馬奎,譚開洲,傅興華. 微電子學(xué). 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(jié)摻雜濃度對耗盡層寬度及內(nèi)建電場和內(nèi)建電勢的影響[J]. 夏鵬昆,程齊家. 大學(xué)物理. 2015(06)
[5]基于锎源的N溝道VDMOS器件單粒子效應(yīng)研究[J]. 陳佳,喬哲,唐昭煥,王斌,譚開洲. 微電子學(xué). 2014(01)
[6]星用功率VDMOS器件SEGR效應(yīng)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(shù). 2012(06)
[7]p型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管低劑量率輻射損傷增強(qiáng)效應(yīng)模型研究[J]. 高博,余學(xué)峰,任迪遠(yuǎn),崔江維,蘭博,李明,王義元. 物理學(xué)報. 2011(06)
[8]Total ionizing dose effects and annealing behavior for domestic VDMOS devices[J]. 高博,余學(xué)峰,任迪遠(yuǎn),劉剛,王義元,孫靜,崔江維. 半導(dǎo)體學(xué)報. 2010(04)
[9]VDMOSFET二次擊穿效應(yīng)的研究[J]. 張麗,莊奕琪,李小明,姜法明. 現(xiàn)代電子技術(shù). 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(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2002(05)
碩士論文
[1]抗輻射VDMOS器件的研究與設(shè)計[D]. 王思慧.東南大學(xué) 2016
本文編號：3588642
【文章來源】：貴州大學(xué)貴州省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：174 頁
【學(xué)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(nèi)范·愛倫輻射帶（內(nèi)帶）和外范·愛倫輻射帶（外帶），如圖1.3 所示。內(nèi)帶主要由能量在 30-100MeV 的質(zhì)子組成，位于赤道上空 600-800km 高度, 向地球赤道兩側(cè)伸展約 40°，最高質(zhì)子通量可達(dá) 3×104個質(zhì)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(cè)伸展約60°，電子注量最高可達(dá) 3×1010個電子/cm2 s。圖 1.3 地球輻射帶（范 艾倫輻射帶）結(jié)構(gòu)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(jìn)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(yīng)主要涉及電離輻射總劑量效應(yīng)、單粒子效應(yīng)、質(zhì)子（能量 30-100MeV）輻射效應(yīng)和電子（能量 0.4-1MeV）輻射效應(yīng)。
【參考文獻(xiàn)】：
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(shù)研究進(jìn)展[J]. 唐昭煥,楊發(fā)順,馬奎,譚開洲,傅興華. 微電子學(xué). 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(jié)摻雜濃度對耗盡層寬度及內(nèi)建電場和內(nèi)建電勢的影響[J]. 夏鵬昆,程齊家. 大學(xué)物理. 2015(06)
[5]基于锎源的N溝道VDMOS器件單粒子效應(yīng)研究[J]. 陳佳,喬哲,唐昭煥,王斌,譚開洲. 微電子學(xué). 2014(01)
[6]星用功率VDMOS器件SEGR效應(yīng)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(shù). 2012(06)
[7]p型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管低劑量率輻射損傷增強(qiáng)效應(yīng)模型研究[J]. 高博,余學(xué)峰,任迪遠(yuǎn),崔江維,蘭博,李明,王義元. 物理學(xué)報. 2011(06)
[8]Total ionizing dose effects and annealing behavior for domestic VDMOS devices[J]. 高博,余學(xué)峰,任迪遠(yuǎn),劉剛,王義元,孫靜,崔江維. 半導(dǎo)體學(xué)報. 2010(04)
[9]VDMOSFET二次擊穿效應(yīng)的研究[J]. 張麗,莊奕琪,李小明,姜法明. 現(xiàn)代電子技術(shù). 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(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2002(05)
碩士論文
[1]抗輻射VDMOS器件的研究與設(shè)計[D]. 王思慧.東南大學(xué) 2016
本文編號：3588642
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