超結(jié)MOSFET(SJ-MOS)因其低導(dǎo)通損耗在許多領(lǐng)域已逐漸取代傳統(tǒng)的MOSFET,但在航空航天等輻射環(huán)境中的進(jìn)一步應(yīng)用將受到單粒子輻射效應(yīng)(SEE)的限制。本文基于國(guó)內(nèi)外關(guān)于超結(jié)MOSFET單粒子輻射效應(yīng)及加固研究缺乏的現(xiàn)狀,對(duì)超結(jié)MOSFET的元胞和終端單粒子效應(yīng)進(jìn)行了仿真和理論分析,并在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的抗輻射加固措施。主要工作如下:本文基于超結(jié)MOSFET器件及輻射效應(yīng)的基本理論,分別對(duì)元胞和終端結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì),并對(duì)其單粒子輻射效應(yīng)進(jìn)行了仿真和深入分析。具體包括超結(jié)MOSFET元胞的SEB效應(yīng)、SEGR效應(yīng)以及終端的SEB效應(yīng),從物理機(jī)理分析、輻射條件(包括入射位置和入射深度)和偏置條件的影響三個(gè)方面展開(kāi)。元胞單粒子輻射效應(yīng)仿真及分析表明,其SEB失效機(jī)理與內(nèi)部寄生BJT開(kāi)啟并進(jìn)入放大狀態(tài)有關(guān),其SEGR失效機(jī)理與空穴大量堆積于柵氧下表面造成電場(chǎng)增大有關(guān)。粒子從JFET區(qū)左右兩側(cè)入射發(fā)生SEB的可能性更高,從JFET區(qū)中心入射發(fā)生SEGR的可能性更高,且兩種效應(yīng)發(fā)生的可能性均隨著粒子入射深度或漏極偏壓的增加而增大。元胞抗SEB加固可通過(guò)抑制寄生BJT的開(kāi)啟并減小其電流增益來(lái)實(shí)現(xiàn),抗SEGR加固可通過(guò)優(yōu)化柵介質(zhì)層、控制空穴在柵氧下的聚集程度來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文提供了JFET區(qū)上方覆蓋厚氧、深P+結(jié)構(gòu)、P型埋層、N-buffer層、降低N+源區(qū)摻雜、空穴旁路結(jié)構(gòu)、P/N柱非均勻摻雜等加固方案并驗(yàn)證。終端單粒子輻射效應(yīng)仿真分析表明,其SEB失效是因?yàn)檩椛洚a(chǎn)生的空穴密集流過(guò)等位環(huán)上方接觸孔,使接觸孔邊緣電流集中而產(chǎn)生熱點(diǎn)局部燒毀。粒子從等位環(huán)接觸孔附近入射發(fā)生燒毀的可能性更大,且發(fā)生SEB的可能性隨著粒子入射深度和漏源電壓的增大。終端的抗SEB加固可通過(guò)控制流過(guò)接觸孔的空穴密集程度來(lái)實(shí)現(xiàn),本文提供了鎮(zhèn)流電阻、N-buffer層、P型埋層三種加固方案并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。本課題對(duì)于超結(jié)MOSFET元胞和終端的單粒子效應(yīng)失效機(jī)理及影響因素進(jìn)行了較深入分析,給出了相應(yīng)的抗輻射加固方案并驗(yàn)證。對(duì)于抗輻射超結(jié)MOS器件的設(shè)計(jì)與改進(jìn)具有重大意義。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN386
【部分圖文】：

工而neon產(chǎn)品的更迭

Infineon超結(jié)產(chǎn)品與其他產(chǎn)品對(duì)比

ST公司超結(jié)MOS系列產(chǎn)品
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本文編號(hào)：2890629