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高压功率VDMOS器件单粒子辐射效应及损伤机理研究

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VDMOS是如今最常用的功率MOS的基本结构,本文主要对高压功率VDMOS器件单粒子辐射效应及损伤机理进行研究,首先阐述了论文研究背景、目的意义、主要内容等,其次,简要介绍了高压功率VDMOS的基本结构、原理电参数特性,对单粒子辐射效应的概念、原理和国内外研究进行综述,再次,然后详细分析了VDMOS的单粒子辐射效应,包括SEB效应、SEGR效应等,分别分析了产生辐射效应的机理,以及对器件性能的影响,并提出相对应的抗辐射加固措施。由于单粒子效应对VDMOS影响严重,重点分析了与之相关的因素,通过仿真分析了N沟VDMOS的N+源区掺杂浓度、P-body体区的结深和载流子寿命与SEB性能的关系,并对比了具有同等耐压的VDMOS和VDMOS的基本电参数特性及SEB性能。最后为了改善VDMOS的抗辐射性能,概述了业界常用的VDMOS器件加固措施。本文研究旨在为之后设计抗辐射VDMOS产品提供了理论基础,相信随着我国对抗辐射VDMOS的不断研究与投入,将在不久的将来实现兼具较优电性能和可靠性的抗辐射VDMOS产品量产。
关键词:高压功率VDMOS器件;单粒子辐射;损伤机理;加固
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综上所述,本文主要详细介绍了高压功率VDMOS器件的辐射效应,包括总剂量效应、单粒子烧毁(SEB)效应、单粒子栅穿(SEGR)效应以及槽型结构特有的单粒子微剂量效应,分别分析了这几种效应对器件性能的影响或造成器件失效的机理,并提出相对应的抗辐射加固措施,其次重点分析了影响单粒子效应的相关因素,论文从关键的工艺步骤改进和不同的器件结构分析对高压功率VDMOS的抗辐射加固,VDMOS的栅介质工艺控制及后续工艺的高温过程对器件的SEGR效应和总剂量效应有较大影响,优化P-body体区和N+源区的掺杂和推结工艺控制可以改善器件的抗SEB性能,然后通过仿真分析了增加缓冲层结构、增加深P+扩散工艺、屏蔽栅结构对VDMOS的SEB性能和基本电参数性能的影响,从仿真结果来看,这几种加固结构相比于普通的VDMOS来说均能改善器件的抗辐射性能,且槽形接触加固对器件的抗SEB能力提升最明显。

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