高压功率VDMOS器件单粒子辐射效应及损伤机理研究

论文总字数：13680字

摘 要

本文主要综述高压功率VDMOS器件单粒子辐射效应、损伤机理及其加固技术。首先，阐述了课题研究的背景、目的、意义、主要内容及方法等。其次，简要概括了高压功率的VDMOS器件的的基本结构、原理，及其特性和表征参数，同时，对单粒子辐射效应的基本概念、原理进行了较详细的论述，且对国内外研究进展进行了综述。最后，总结概括了VDMOS的单粒子辐射效应的基本特性，以及其损伤机理，并阐述了其对VDMOS器件的性能的影响，同时简述了一些常规业绩对VDMOS器件单粒子辐射加固基本方法及其效果。

关键词：高压功率VDMOS器件；单粒子效应；损伤机理；抗辐射加固技术

Single-particle Radiation Effect and Damage Mechanism of High Voltage Power VDMOS Devices

Abstract

In this paper, the single particle radiation effect, damage mechanism and reinforcement technique of high voltage power VDMOS devices are reviewed. This paper reviews the concept,principle and research of single particle radiation effect at home and abroad,and then analyzes in detail the single particle radiation effect of VDMOS,including SEB effect and SEGR effect,analyzes the mechanism of radiation exposure and its influence on the characteristics of the device,and puts forward the corresponding anti-radiation enhancement measures. At the same time, the basic concept and principle of single particle radiation effect are discussed in detail, and the research progress at home and abroad is summarized.Finally, a summary of VDMOS single particle radiation effect of the basic features, including the effect of SEB (single particle burning effect) and the effects of SEGR (single particle gate wearing effect), and its damage mechanism, and expounds its influence on the properties of VDMOS device, and introduced some conventional performance on strengthening basic VDMOS device single particle radiation method and its effect.

Key words： high voltage power VDMOS device ; Single event effect ; damage mechanism ; radiation hardening

目 录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究的目的和意义 1

1.3 研究内容 1

1.4 研究方法 1

第二章 相关理论概述 3

2.1 高压功率器件VDMOS基本结构和原理 3

2.2 特性和表征参数 3

2.3 单粒子辐射效应的基本概念和原理 4

2.4 文献综述 4

2.4.1抗辐射加固技术原理 4

2.4.2抗辐射加固技术的国内外研究 5

第三章 VDMOS器件单粒子辐射效应基本特性及其损伤机理 7

3.1 单粒子烧毁 7

3.2 单粒子栅穿 8

第四章 辐射对VDMOS器件性能和参数产生的影响 9

4.1 SEB效应的影响 9

4.2 SEGR效应的影响 9

第五章 VDMOS器件单粒子辐射加固基本方法及效果 10

5.1 工艺加固 10

5.1.1栅介质工艺选择 10

5.1.2 P-body体区和N 源区工艺选择 10

5.2 缓冲层加固 10

5.3 深 P 扩展加固 12

5.4 屏蔽栅结构加固 13

结论 15

致谢 16

参考文献 17

第一章 绪论

1.1 研究背景

VDMOS (Vertical Double-diffused MOSFET)是在20世纪70年代发展起来的，VDMOS具有高输入阻抗、高功率增益、高速开关速度、低开关损耗、低励磁功率、高电压、大电流容量和良好的热稳定性。在电子领域占有越来越重要地位的优势正逐渐成为最实用、最常见的电力电子器件之一，而关于高压功率VDMOS器件的辐射效应的研究也愈发关键。

一方面，随着社会和科学技术的发展，电子元件越来越多的被运用在空间环境中，与传统的VDMOS器件运用环境相比，空间环境中，面对各种天然辐射，对电子元器件的可靠性、运行寿命等要求对其抗辐射性能有很高的要求。另一方面，集成电路制造工艺的水平持续发展，电子元器件集成的密度不断提高，器件的大小不断缩小，随之而来的还有单粒子辐射的敏感程度的不断提高。这些都使得辐射效应、损伤机理及其加固工艺成为电子领域的研究热点。

1.2 研究的目的和意义

本文研究旨在通过借鉴国内外相关领域的相关研究成果和实践经验，分析高压功率VDMOS器件单粒子辐射效应及损伤机理，通过查阅相关资料及文献了解、总结常用的高压功率VDMOS器件单粒子辐射加固的方法，为高压功率VDMOS器件提供一定参考借鉴。

1.3 研究内容

本文对高压功率VDMOS器件单粒子辐射效应及损伤机理进行研究，主要有以下内容：

第一章：分析论文研究背景、研究的目的和意义、研究内容、研究方法；

第二章：相关理论概述，对高压功率器件VDMOS基本结构、原理、特性和表征参数；单粒子辐射效应的基本概念和原理进行综述；

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