DMOS抗輻射關(guān)鍵技術(shù)及新結(jié)構(gòu)器件的研究.pdf

1、VDMOS是功率電子的重要基礎(chǔ)，作為功率開(kāi)關(guān)，VDMOS器件以其高耐壓、低導(dǎo)通電阻等特性常用于功率集成電路和功率集成系統(tǒng)中。VDMOS器件在核輻照和空間輻照環(huán)境中的大量應(yīng)用，對(duì)其輻照效應(yīng)及抗輻照技術(shù)的研究具有非常重要的意義。本文研究了一種具有部分埋氧結(jié)構(gòu)（Partial Silicon On Insulator）的縱向功率MOSFET器件：PSOI VDMOS，該結(jié)構(gòu)在外延層中引入了部分埋氧，提高了器件的抗瞬態(tài)輻照能力與抗單粒子輻照能力

2、。本文的主要工作包括：PSOI VDMOS耐壓解析模型、數(shù)值分析研究；PSOI VDMOS導(dǎo)通電阻解析模型、數(shù)值分析研究；PSOI VDMOS輻照特性的研究，包括單粒子輻照、瞬態(tài)輻照、總劑量輻照；版圖設(shè)計(jì)及工藝實(shí)現(xiàn)；測(cè)試平臺(tái)的研制。
　　首先對(duì)PSOI VDMOS的工作原理進(jìn)行分析，圍繞器件設(shè)計(jì)展開(kāi)闡述，結(jié)合解析模型與數(shù)值仿真，深入分析了PSOI VDMOS器件的正向?qū)ㄌ匦院头聪蚰蛪禾匦?，結(jié)果表明新結(jié)構(gòu)器件對(duì)縱向MOSFET的擊

3、穿電壓有顯著的影響，對(duì)導(dǎo)通電阻影響不明顯。部分埋氧層的引入，使得器件內(nèi)電勢(shì)和電場(chǎng)再分布，提高了器件耐壓；同時(shí)改變了電流流動(dòng)通道從而改變器件導(dǎo)通電阻，但由于所討論的是低壓器件，其外延層電阻不占主要部分，因此對(duì)電阻惡化并不明顯。
　　其次，對(duì)PSOI VDMOS器件的輻照特性進(jìn)行了分析。使用三維器件仿真軟件ISE并聯(lián)合二維仿真軟件 MEDICI，對(duì)在一定耐壓下的相同參數(shù)的PSOI VDMOS與傳統(tǒng) VDMOS的單粒子輻照、瞬態(tài)輻照、總

4、劑量輻照特性進(jìn)行比較，仿真結(jié)果表明，PSOI VDMOS抗瞬態(tài)輻照能力較傳統(tǒng)VDMOS器件提高2倍以上，失效閾值提高近1倍，抗單粒子輻照能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)VDMOS器件,抗總劑量輻照與傳統(tǒng)VDMOS相同。
　　部分埋氧器件在結(jié)構(gòu)上有其特殊性，文中對(duì)其版圖、工藝設(shè)計(jì)也進(jìn)行了研究。版圖沿用已有成功流片經(jīng)驗(yàn)的抗加設(shè)計(jì)版圖，研發(fā)適合PSOI VDMOS制造的部分SOI基的工藝，在此基礎(chǔ)上采用成熟的抗加工藝完成器件制造。此外對(duì)功率器件輻照測(cè)試