250V抗輻射VDMOS的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、應(yīng)用于航天器領(lǐng)域的VDMOS器件受到輻射會(huì)產(chǎn)生總劑量輻射電離效應(yīng)(TID)，從而使得器件出現(xiàn)閾值電壓漂移、導(dǎo)通電阻變化和擊穿電壓下降等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象會(huì)極大地影響VDMOS器件的性能、進(jìn)而導(dǎo)致航天器壽命下降。同時(shí)，輻射也會(huì)產(chǎn)生單粒子效應(yīng)(SEB、SEGR)使得VDMOS器件燒毀失效。因此，對(duì)VDMOS器件輻射加固方法的研究意義重大。
　　本文在普通VDMOS器件的基本結(jié)構(gòu)、主要參數(shù)等基礎(chǔ)上重點(diǎn)研究了輻射產(chǎn)生的三種效應(yīng)，即SEB、SE

2、GR和TID。借助TSUPREM4、MEDICI，研究了VDMOS器件發(fā)生SEB、SEGR失效的過(guò)程，揭示了VDMOS器件產(chǎn)生SEB、SEGR的物理機(jī)理。通過(guò)分析器件漏源擊穿特性曲線，得出了VDMOS器件二次擊穿點(diǎn)電壓與SEB安全工作區(qū)域的關(guān)系。通過(guò)分析器件電場(chǎng)縱向分布和凈剩電荷縱向分布，提出了用電荷曲線積分原理解釋VDMOS器件電場(chǎng)縱向分布的方法。借助SEGR半經(jīng)驗(yàn)公式，建立了SEGR分析模型，并用該模型研究了離子種類、入射位置、JF

3、ET區(qū)寬度對(duì)VDMOS器件發(fā)生SEGR的臨界條件的影響，分別得出輻射離子原子序數(shù)越大越容易發(fā)生SEGR、入射位置越靠近JFET區(qū)中間越易發(fā)生SEGR、JFET區(qū)寬度越窄越有利于器件抵抗SEGR的結(jié)論。然后，重點(diǎn)分析了VDMOS器件抗SEB、SEGR的輻射加固方法，研究了P+/N+工藝參數(shù)對(duì)VDMOS器件SEB安全電壓的影響，得出P+與N+濃度相差越大SEB安全電壓越小的結(jié)論。通過(guò)比較帶緩沖層和不帶緩沖層兩種結(jié)構(gòu)SEB安全電壓的大小，證實(shí)

4、了帶有緩沖層的結(jié)構(gòu)有利于抗SEB的結(jié)論，并利用MEDICI仿真給出了緩沖層的最佳參數(shù)。最后，提出了一種新型抗SEGR的VDMOS器件結(jié)構(gòu)，比較了新型結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的SEGR臨界條件，證實(shí)了該結(jié)構(gòu)抗SEGR性能良好的結(jié)論。
　　本文完成了課題的設(shè)計(jì)目標(biāo):250V/12A、導(dǎo)通電阻0.22Ω、閾值電壓2～4V的抗輻射VDMOS器件。借助TSUPREM4和MEDICI軟件軟件設(shè)計(jì)了器件的電學(xué)參數(shù)、確定了最終的工藝流程，并利用Cadenc