槽柵功率MOSFET單粒子效應(yīng)模擬研究.pdf

1、功率MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor)在空間輻射環(huán)境中極易受到高能質(zhì)子、重離子的影響發(fā)生單粒子效應(yīng)(single-eventeffect,簡(jiǎn)稱SEE),主要包括單粒子燒毀效應(yīng)(Single-eventBurnout,簡(jiǎn)稱SEB)和單粒子?xùn)糯┬?yīng)(Single-eventgaterupture,簡(jiǎn)稱SEGR),單粒子效應(yīng)的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致器件無法正常工作甚至燒毀失效。近些年來

2、,功率器件一直廣泛應(yīng)用于空間輻射環(huán)境中,對(duì)抗輻射性能以及加固技術(shù)的研究很有必要。本文主要是針對(duì)槽柵功率MOSFET(powertrench-gateMOSFET,簡(jiǎn)稱PowerUMOSFET)的單粒子效應(yīng)進(jìn)行模擬研究。
　　本文的主要思路是從普通的槽柵功率MOSFET入手,模擬仿真其基本特性和單粒子效應(yīng),分析仿真結(jié)果并提出抗單粒子效應(yīng)的加固結(jié)構(gòu),力求在不影響器件其他電學(xué)參數(shù)的基礎(chǔ)上提高其抗單粒子效應(yīng)的性能。發(fā)生單粒子燒毀效應(yīng)的實(shí)質(zhì)

3、原因是器件內(nèi)部寄生雙極晶體管的作用,本文一直圍繞如何降低寄生雙極晶體管的作用來提高器件的抗單粒子效應(yīng)的性能。對(duì)單粒子燒毀效應(yīng)的研究主要是確定發(fā)生燒毀效應(yīng)的閾值電壓,同時(shí)也模擬仿真了單粒子?xùn)糯┬?yīng)并和單粒子燒毀效應(yīng)進(jìn)行對(duì)比。
　　本文首先模擬仿真了普通槽柵功率MOSFET器件的基本特性和單粒子效應(yīng),確定了發(fā)生單粒子燒毀以及柵穿效應(yīng)的閾值電壓,并討論了少子壽命、源區(qū)摻雜濃度和P+擴(kuò)展對(duì)單粒子燒毀效應(yīng)的影響。然后給出了抗單粒子效應(yīng)的兩種

4、加固結(jié)構(gòu),一種是在原來結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上擴(kuò)展P+體區(qū)和增加緩沖層,另一種是將源區(qū)變成肖特基接觸,這兩種加固結(jié)構(gòu)都能夠有效的改善器件抗單粒子效應(yīng)的性能。針對(duì)P+體區(qū)擴(kuò)展和增加緩沖層的加固結(jié)構(gòu),在基本電學(xué)參數(shù)不變的情況下仿真了單粒子燒毀和柵穿效應(yīng),該結(jié)構(gòu)對(duì)單粒子?xùn)糯┬?yīng)也有一定的改善,此外還對(duì)該加固器件在不同柵偏壓和不同溫度的單粒子效應(yīng)進(jìn)行了討論和對(duì)比。針對(duì)源區(qū)肖特基接觸的加固結(jié)構(gòu),在模擬仿真了單粒子效應(yīng)之后,為了使器件可以正常工作,我們分別改變器