近些年來碳化硅（SiC）材料已經(jīng)成為了功率半導體行業(yè)的一個研究熱點,SiC功率MOSFET器件更是被廣泛應用于工作在高壓、高頻尤其是高溫高輻射環(huán)境的功率半導體器件領域之中。SiC功率UMOSFET在保留了SiC功率VDMOSFET優(yōu)點的基礎上其進一步改善了電學特性,具有出色的性能和光明的應用前景。隨著我國航空航天事業(yè)的飛速發(fā)展,大量SiC功率MOSFET器件需要工作在空間輻射環(huán)境中,且面臨著嚴重的輻射效應如單粒子燒毀效應（SEB）的考驗。然而在SiC功率MOSFET的SEB研究領域中,針對SiC功率UMOSFET的SEB研究成果的公開相對較少,且面臨著國外SEB加固的核心技術封鎖以及相關抗輻照元器件的禁售�；诖�,本文研究了SiC功率UMOSFET的SEB效應及相關加固方法,目的是為了設計具備優(yōu)良電學性能與抗SEB能力的SiC功率UMOSFET器件。首先,本文研究了SiC功率UMOSFET SEB效應的觸發(fā)機理、敏感區(qū)域、觸發(fā)條件以及相關的性能表征,并研究了傳統(tǒng)抗SEB加固技術P+源區(qū)擴展與N緩沖層在SiC功率UMOSFET中所起的抗SEB加固的效果。隨后,本文研究了帶N島緩沖層的新型... 

【文章來源】：杭州電子科技大學浙江省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

空間輻射環(huán)境中主要輻射來源地球輻射帶是指被地球磁場所捕獲的高強度帶電粒子的輻射區(qū)域

杭州電子科技大學碩士學位論文4備在空間環(huán)境中所面臨的主要威脅之一，而單粒子燒毀效應更是一種常見且破壞性極強的單粒子效應。航天航空電子設備抗單粒子燒毀機理與加固研究必將成為行業(yè)熱點與難點，在將來的科研工作中備受關注。1.3單粒子燒毀效應單粒子效應(SingleEventEffect,SEE)是指單個高能粒子如上文提到的質(zhì)子、重離子和α粒子等穿過微電子器件的靈敏區(qū)時造成器件狀態(tài)的非正常改變的一種輻射效應，包括單粒子翻轉、單粒子鎖定、單粒子燒毀、單粒子柵擊穿等。其中造成航天器器件單粒子效應的高能帶電粒子主要是高能質(zhì)子和高能重離子[15]。圖1.2單粒子效應過程中高能粒子入射器件示意圖SEE效應觸發(fā)的具體成因是單個空間高能帶電粒子擊中微電子器件靈敏部位，由于電離的作用將沿著粒子軌跡沉積產(chǎn)生額外電荷。SEE觸發(fā)過程中產(chǎn)生額外電荷的詳細過程如圖1.2所示。當高能粒子入射微電子器件時，高能粒子所攜帶的能量被器件內(nèi)半導體材料所吸收并觸發(fā)電子從價帶躍遷至導帶，進而在入射軌跡上生成大量的電子-空穴對。這些額外生成的電子-空穴對最終將使器件邏輯狀態(tài)改變、功能受到干擾甚至永久性失效。圖1.3N溝道功率UMOSFET觸發(fā)SEB效應示意圖

杭州電子科技大學碩士學位論文4備在空間環(huán)境中所面臨的主要威脅之一，而單粒子燒毀效應更是一種常見且破壞性極強的單粒子效應。航天航空電子設備抗單粒子燒毀機理與加固研究必將成為行業(yè)熱點與難點，在將來的科研工作中備受關注。1.3單粒子燒毀效應單粒子效應(SingleEventEffect,SEE)是指單個高能粒子如上文提到的質(zhì)子、重離子和α粒子等穿過微電子器件的靈敏區(qū)時造成器件狀態(tài)的非正常改變的一種輻射效應，包括單粒子翻轉、單粒子鎖定、單粒子燒毀、單粒子柵擊穿等。其中造成航天器器件單粒子效應的高能帶電粒子主要是高能質(zhì)子和高能重離子[15]。圖1.2單粒子效應過程中高能粒子入射器件示意圖SEE效應觸發(fā)的具體成因是單個空間高能帶電粒子擊中微電子器件靈敏部位，由于電離的作用將沿著粒子軌跡沉積產(chǎn)生額外電荷。SEE觸發(fā)過程中產(chǎn)生額外電荷的詳細過程如圖1.2所示。當高能粒子入射微電子器件時，高能粒子所攜帶的能量被器件內(nèi)半導體材料所吸收并觸發(fā)電子從價帶躍遷至導帶，進而在入射軌跡上生成大量的電子-空穴對。這些額外生成的電子-空穴對最終將使器件邏輯狀態(tài)改變、功能受到干擾甚至永久性失效。圖1.3N溝道功率UMOSFET觸發(fā)SEB效應示意圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]空間輻射環(huán)境工程的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 沈自才,閆德葵.  航天器環(huán)境工程. 2014(03)
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[3]不同型號的星用Power MOSFET的輻射響應特性[J]. 劉剛,余學鋒,任迪遠,牛振紅,高嵩.  核電子學與探測技術. 2007(02)
[4]功率MOSFET單粒子燒毀測試技術研究[J]. 曹洲,楊世宇,達道安.  真空與低溫. 2004(01)
[5]空間輻射效應的蒙特-卡羅模擬[J]. 王同權,沈永平,張若棋,王尚武,張樹發(fā).  強激光與粒子束. 2000(03)
[6]空間輻射環(huán)境中的輻射效應[J]. 王同權,沈永平,王尚武,張樹發(fā).  國防科技大學學報. 1999(04)

博士論文
[1]功率MOSFET單粒子效應及輻射加固研究[D]. 于成浩.哈爾濱工程大學 2016



本文編號：3594426