功率4H-SiC UMOSFET单粒子烧毁及加固结构研究
发布时间：2022-01-17 08:44
近些年来碳化硅（SiC）材料已经成为了功率半导体行业的一个研究热点,SiC功率MOSFET器件更是被广泛应用于工作在高压、高频尤其是高温高辐射环境的功率半导体器件领域之中。SiC功率UMOSFET在保留了SiC功率VDMOSFET优点的基础上其进一步改善了电学特性,具有出色的性能和光明的应用前景。随着我国航空航天事业的飞速发展,大量SiC功率MOSFET器件需要工作在空间辐射环境中,且面临着严重的辐射效应如单粒子烧毁效应（SEB）的考验。然而在SiC功率MOSFET的SEB研究领域中,针对SiC功率UMOSFET的SEB研究成果的公开相对较少,且面临着国外SEB加固的核心技术封锁以及相关抗辐照元器件的禁售。基于此,本文研究了SiC功率UMOSFET的SEB效应及相关加固方法,目的是为了设计具备优良电学性能与抗SEB能力的SiC功率UMOSFET器件。首先,本文研究了SiC功率UMOSFET SEB效应的触发机理、敏感区域、触发条件以及相关的性能表征,并研究了传统抗SEB加固技术P+源区扩展与N缓冲层在SiC功率UMOSFET中所起的抗SEB加固的效果。随后,本文研究了带N岛缓冲层的新型...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
空间辐射环境中主要辐射来源地球辐射带是指被地球磁场所捕获的高强度带电粒子的辐射区域
杭州电子科技大学硕士学位论文4备在空间环境中所面临的主要威胁之一，而单粒子烧毁效应更是一种常见且破坏性极强的单粒子效应。航天航空电子设备抗单粒子烧毁机理与加固研究必将成为行业热点与难点，在将来的科研工作中备受关注。1.3单粒子烧毁效应单粒子效应(SingleEventEffect,SEE)是指单个高能粒子如上文提到的质子、重离子和α粒子等穿过微电子器件的灵敏区时造成器件状态的非正常改变的一种辐射效应，包括单粒子翻转、单粒子锁定、单粒子烧毁、单粒子栅击穿等。其中造成航天器器件单粒子效应的高能带电粒子主要是高能质子和高能重离子[15]。图1.2单粒子效应过程中高能粒子入射器件示意图SEE效应触发的具体成因是单个空间高能带电粒子击中微电子器件灵敏部位，由于电离的作用将沿着粒子轨迹沉积产生额外电荷。SEE触发过程中产生额外电荷的详细过程如图1.2所示。当高能粒子入射微电子器件时，高能粒子所携带的能量被器件内半导体材料所吸收并触发电子从价带跃迁至导带，进而在入射轨迹上生成大量的电子-空穴对。这些额外生成的电子-空穴对最终将使器件逻辑状态改变、功能受到干扰甚至永久性失效。图1.3N沟道功率UMOSFET触发SEB效应示意图
杭州电子科技大学硕士学位论文4备在空间环境中所面临的主要威胁之一，而单粒子烧毁效应更是一种常见且破坏性极强的单粒子效应。航天航空电子设备抗单粒子烧毁机理与加固研究必将成为行业热点与难点，在将来的科研工作中备受关注。1.3单粒子烧毁效应单粒子效应(SingleEventEffect,SEE)是指单个高能粒子如上文提到的质子、重离子和α粒子等穿过微电子器件的灵敏区时造成器件状态的非正常改变的一种辐射效应，包括单粒子翻转、单粒子锁定、单粒子烧毁、单粒子栅击穿等。其中造成航天器器件单粒子效应的高能带电粒子主要是高能质子和高能重离子[15]。图1.2单粒子效应过程中高能粒子入射器件示意图SEE效应触发的具体成因是单个空间高能带电粒子击中微电子器件灵敏部位，由于电离的作用将沿着粒子轨迹沉积产生额外电荷。SEE触发过程中产生额外电荷的详细过程如图1.2所示。当高能粒子入射微电子器件时，高能粒子所携带的能量被器件内半导体材料所吸收并触发电子从价带跃迁至导带，进而在入射轨迹上生成大量的电子-空穴对。这些额外生成的电子-空穴对最终将使器件逻辑状态改变、功能受到干扰甚至永久性失效。图1.3N沟道功率UMOSFET触发SEB效应示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间辐射环境工程的现状及发展趋势[J]. 沈自才,闫德葵. 航天器环境工程. 2014(03)
[2]典型VDMOSFET单粒子效应及电离总剂量效应研究[J]. 楼建设,蔡楠,王佳,刘伟鑫,吾勤之. 核技术. 2012(06)
[3]不同型号的星用Power MOSFET的辐射响应特性[J]. 刘刚,余学锋,任迪远,牛振红,高嵩. 核电子学与探测技术. 2007(02)
[4]功率MOSFET单粒子烧毁测试技术研究[J]. 曹洲,杨世宇,达道安. 真空与低温. 2004(01)
[5]空间辐射效应的蒙特-卡罗模拟[J]. 王同权,沈永平,张若棋,王尚武,张树发. 强激光与粒子束. 2000(03)
[6]空间辐射环境中的辐射效应[J]. 王同权,沈永平,王尚武,张树发. 国防科技大学学报. 1999(04)
博士论文
[1]功率MOSFET单粒子效应及辐射加固研究[D]. 于成浩.哈尔滨工程大学 2016
本文编号：3594426
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
空间辐射环境中主要辐射来源地球辐射带是指被地球磁场所捕获的高强度带电粒子的辐射区域
杭州电子科技大学硕士学位论文4备在空间环境中所面临的主要威胁之一，而单粒子烧毁效应更是一种常见且破坏性极强的单粒子效应。航天航空电子设备抗单粒子烧毁机理与加固研究必将成为行业热点与难点，在将来的科研工作中备受关注。1.3单粒子烧毁效应单粒子效应(SingleEventEffect,SEE)是指单个高能粒子如上文提到的质子、重离子和α粒子等穿过微电子器件的灵敏区时造成器件状态的非正常改变的一种辐射效应，包括单粒子翻转、单粒子锁定、单粒子烧毁、单粒子栅击穿等。其中造成航天器器件单粒子效应的高能带电粒子主要是高能质子和高能重离子[15]。图1.2单粒子效应过程中高能粒子入射器件示意图SEE效应触发的具体成因是单个空间高能带电粒子击中微电子器件灵敏部位，由于电离的作用将沿着粒子轨迹沉积产生额外电荷。SEE触发过程中产生额外电荷的详细过程如图1.2所示。当高能粒子入射微电子器件时，高能粒子所携带的能量被器件内半导体材料所吸收并触发电子从价带跃迁至导带，进而在入射轨迹上生成大量的电子-空穴对。这些额外生成的电子-空穴对最终将使器件逻辑状态改变、功能受到干扰甚至永久性失效。图1.3N沟道功率UMOSFET触发SEB效应示意图
杭州电子科技大学硕士学位论文4备在空间环境中所面临的主要威胁之一，而单粒子烧毁效应更是一种常见且破坏性极强的单粒子效应。航天航空电子设备抗单粒子烧毁机理与加固研究必将成为行业热点与难点，在将来的科研工作中备受关注。1.3单粒子烧毁效应单粒子效应(SingleEventEffect,SEE)是指单个高能粒子如上文提到的质子、重离子和α粒子等穿过微电子器件的灵敏区时造成器件状态的非正常改变的一种辐射效应，包括单粒子翻转、单粒子锁定、单粒子烧毁、单粒子栅击穿等。其中造成航天器器件单粒子效应的高能带电粒子主要是高能质子和高能重离子[15]。图1.2单粒子效应过程中高能粒子入射器件示意图SEE效应触发的具体成因是单个空间高能带电粒子击中微电子器件灵敏部位，由于电离的作用将沿着粒子轨迹沉积产生额外电荷。SEE触发过程中产生额外电荷的详细过程如图1.2所示。当高能粒子入射微电子器件时，高能粒子所携带的能量被器件内半导体材料所吸收并触发电子从价带跃迁至导带，进而在入射轨迹上生成大量的电子-空穴对。这些额外生成的电子-空穴对最终将使器件逻辑状态改变、功能受到干扰甚至永久性失效。图1.3N沟道功率UMOSFET触发SEB效应示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间辐射环境工程的现状及发展趋势[J]. 沈自才,闫德葵. 航天器环境工程. 2014(03)
[2]典型VDMOSFET单粒子效应及电离总剂量效应研究[J]. 楼建设,蔡楠,王佳,刘伟鑫,吾勤之. 核技术. 2012(06)
[3]不同型号的星用Power MOSFET的辐射响应特性[J]. 刘刚,余学锋,任迪远,牛振红,高嵩. 核电子学与探测技术. 2007(02)
[4]功率MOSFET单粒子烧毁测试技术研究[J]. 曹洲,杨世宇,达道安. 真空与低温. 2004(01)
[5]空间辐射效应的蒙特-卡罗模拟[J]. 王同权,沈永平,张若棋,王尚武,张树发. 强激光与粒子束. 2000(03)
[6]空间辐射环境中的辐射效应[J]. 王同权,沈永平,王尚武,张树发. 国防科技大学学报. 1999(04)
博士论文
[1]功率MOSFET单粒子效应及辐射加固研究[D]. 于成浩.哈尔滨工程大学 2016
本文编号：3594426
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