VDMOS是功率电子系统的重要元器件

摘要I摘要VDMOS是功率电子系统的重要元器件，它为电子设备提供所需形式的电源和为电机设备提供驱动。在辐照环境中使用的VDMOS器件的电学参数会在受到辐照后发生变化，影响到其在整体电路中的应用，因此对其辐照效应及抗辐照技术的研究具有重要的意义。本文研究了功率VDMOS器件的总剂量辐照理论，借助数值仿真软件深入分析了总剂量辐照对功率VDMOS器件性能的影响，以及VDMOS器件的总剂量辐照加固理论和方法，重点分析了薄栅氧化层技术，后栅氧化层技术。基于上述研究设计了一套薄栅氧化层技术结合后栅氧化层技术的功率VDMOS器件总剂量辐照加固的工艺流程，并采用该流程制造出了一种总剂量辐照加固的功率VDMOS器件。关键词：功率VDMOS器件，总剂量辐射，后栅氧技术ABSTRACTIIABSTRACTVDMOSisanimportantcomponentofpowerelectronicsystems,whichprovidethenecessaryformsofpowersourceforelectronicdevicesandpower-driverelectricalequipment.InRadiationenvironment,theelectricalparametersofVDMOSdevicesusedinthewillbechangedafterirradiation,whichaffecttheoverallcircuit,SotheresearchoftheVDMOSradiationhardenedtechnologiesisveryimportant.ThetotaldoseradiationofpowerVDMOSdevicesareresearchedinthisthesis.AndIusenumericalsimulationsoftware-depthanalysisofthetotaldoseofirradiationontheperformanceofpowerVDMOSdevices,aswellasthetotaldoseofVDMOSdevicesreinforcementtheoryandmethodofirradiation,focusingonanalysisofthethingateoxidetechnology,afterthegateoxidetechnology.Basedontheaboveresearch,designasetofthingateoxidetechnologyafterthegateoxidetechnologypowerVDMOSdevicetotaldoseirradiationofthestrengtheningprocessandtheprocessusedtocreateatotaldoseofirradiationpowerVDMOSdevicesreinforcement.Keywords:powerVDMOSdevices,atotaldoseofradiation,“lateandthingate”technology目录III目录第1章引言.........................................................11.1课题研究价值与意义.............................................11.2国内外研究现状.................................................11.3本文主要工作...................................................3第2章VDMOS器件基本知识............................................42.1VDMOS器件基本结构和优良性能...................................42.1.1VDMOS基本结构...............................................................................................................42.1.2VDMOS器件的优良性能.................................................................................................42.2VDMOS器件基本参数.............................................72.2.1直流漏源导通电阻Ron.................................................................................................72.2.2漏源击穿电压BVDSS...................................................................................................102.2.3阈值电压..........................................................................................................................102.3辐射与辐射技术简介............................................112.3.1辐照环境..........................................................................................................................112.3.2辐射的主要机制............................................................................................................132.3.3辐射的主要效应..............................................................................错误!未定义书签。2.4本章小结.......................................错误!未定义书签。第3章总剂量辐照对VDMOS的影响.....................错误!未定义书签。3.1总剂量辐照对VDMOS的影响.......................错误!未定义书签。3.1.1总剂量辐照对阈值电压的影响..................................................错误!未定义书签。3.1.2辐照对跨导Gm的影响..................................................................错误!未定义书签。3.1.3总剂量辐照对击穿电压的影响..................................................错误!未定义书签。3.2本章小结.......................................错误!未定义书签。第4章功率VDMOS器件的总剂量辐照加固理论和方法.....错误!未定义书签。4.1MOS器件抗电离辐射加固的原则及主要方法.........错误!未定义书签。4.1.1抗辐照加固方法...............................................................................错误!未定义书签。4.1.2MOS器件抗电离辐射加固的原则..............................................错误!未定义书签。4.2薄栅氧化层技术简介.............................错误!未定义书签。4.2.1减小阈值电压VT的漂移..............................................................错误!未定义书签。4.2.2减少跨导Gm的降低........................................................................错误!未定义书签。4.2.3减少击穿电压BV的降低..............................................................错误!未定义书签。4.3后栅氧化层总剂量辐照加固技术...................错误!未定义书签。4.4本章小结.......................................错误!未定义书签。第5章总剂量辐照加固工艺流程和器件设计.............错误!未定义书签。5.1工艺流程设计...................................错误!未定义书签。目录IV5.2关键工艺.......................................错误!未定义书签。5.3总剂量辐照加固的功率VDMOS器件设计.............错误!未定义书签。5.3.1常规电学参数仿真设计.................................................................错误!未定义书签。5.3.2抗辐照参数仿真设计...................................................................................................465.4本章小结......................................................47第6章结束语......................................................48参考文献...........................................................49致谢...............................................................50外文资料原文.......................................................51外文资料译文.......................................................55第1章引言1第1章引言1.1课题研究价值与意义随着航天技术、核能等高技术领域的迅速发展，越来越多的高性能商用半导体器件需要在核辐照环境中工作。电力电子系统是空间电子系统和核电子系统的心脏，功率电子技术是所有电力电子系统的基础。VDMOS是功率电子系统的重要元器件，它为电子设备提供所需形式的电源和为电机设备提供驱动。几乎一切电子设备和电机设备都需用到功率VDMOS器件[1-4]。VDMOS器件具有不能被横向导电器件所替代的优良性能，包括高耐压、低导通电阻、大功率、可靠性等。随着航空航天技术和核技术的快速发展，如何提高功率电子的抗辐照能力具有至关重要的作用，功率辐照技术是航空航天及核领域应用研究的重点[5]。直接选用高性能商用器件可以极大地降低系统的成本，但