不同工作條件和環(huán)境下的VDMOS可靠性研究.pdf

1、從上世紀(jì)90年代開始，DC/DC（Direct-current）電源模塊作為二次電源廣泛應(yīng)用于太空輻射環(huán)境下。VDMOS（Vertical Double-diffused Metal OxideSemiconductor，垂直雙擴(kuò)散場效應(yīng)晶體管）是中低功率DC/DC電源模塊內(nèi)功率開關(guān)器件的主要選擇，受核輻射和空間輻射的影響嚴(yán)重，另外，在工作中的高功耗和自升溫，使VDMOS的可靠性受到嚴(yán)重影響，是電源模塊中最容易失效的器件之一。
　

2、　 本文采用恒定電應(yīng)力溫度斜坡法對VDMOS IRF120進(jìn)行了可靠性評價(jià)，并對電源模塊及VDMOS的輻照損傷機(jī)理和失效模式作了深入研究。主要包括三方面的工作。
　　 基于恒定電應(yīng)力溫度斜坡法對工作于脈沖狀態(tài)下的VDMOS功率器件進(jìn)行可靠性研究，考察了器件閾值電壓，跨導(dǎo)以及導(dǎo)通電阻的退化情況。并與工作于直流狀態(tài)下的可靠性試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析，得出在兩種工作狀態(tài)下均是跨導(dǎo)為失效敏感參數(shù)。在脈沖工作狀態(tài)下，VDMOS失效激活能范圍

3、為0.66eV-0.7eV，壽命范圍為4.3×105hr-4.6x106hr；在直流工作狀態(tài)下VDMOS失效激活能范圍為0.57eV-0.68eV，壽命范圍為7.97x106hr-1.15×107hr。并對跨導(dǎo)的退化機(jī)理進(jìn)行了分析。
　　 對VDMOS各樣品進(jìn)行總劑量3KGy（Si）的γ射線輻照試驗(yàn)，對比了輻照前后的閾值電壓、亞閾值電流、跨導(dǎo)及導(dǎo)通電阻的變化情況，并從理論上分析了參數(shù)退化的原因。然后研究了輻照后VDMOS各樣品在

4、室溫下長時(shí)間存儲及退火后參數(shù)的變化情況，并做出了解釋。試驗(yàn)結(jié)果表明：γ射線輻照使得各樣品參數(shù)均有退化。在室溫下長時(shí)間存儲后各參數(shù)有不同程度的恢復(fù)，其中閾值電壓恢復(fù)超過30％；跨導(dǎo)恢復(fù)30％-75％；A類樣品亞閾值電流無明顯變化，B類樣品亞閾值電流有小幅增長；導(dǎo)通電阻接近輻照前水平。高溫退火使得樣品各參數(shù)基本恢復(fù)至輻照前水平。
　　 設(shè)計(jì)并完成DC/DC電源模塊γ射線輻照實(shí)驗(yàn)。在深入分析參數(shù)退化機(jī)理的基礎(chǔ)上優(yōu)選了敏感表征參量。研究