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250V VDMOS场限环终端的抗单粒子加固研究
1
作者 唐新宇 徐海铭 +1 位作者 廖远宝 张庆东 《微电子学与计算机》 2025年第1期117-124,共8页
基于Sentaurus TCAD二维数值仿真方法,对N沟道250 V功率垂直双扩散金属氧化物半导体器件(Vertical Double-diffsed:Metal-Oxide-Semiconductor,VDMOS)的场限环(Field Limit Ring,FLR)终端单粒子烧毁(Single Event Burnout,SEB)机理进行... 基于Sentaurus TCAD二维数值仿真方法,对N沟道250 V功率垂直双扩散金属氧化物半导体器件(Vertical Double-diffsed:Metal-Oxide-Semiconductor,VDMOS)的场限环(Field Limit Ring,FLR)终端单粒子烧毁(Single Event Burnout,SEB)机理进行了深入研究。在此基础上,提出了终端缓冲层的加固方案,并通过实验证明了其有效性。FLR终端的SEB最敏感位置在主结与FLR1之间。重离子入射后,产生大量的电子-空穴对,并在漏端电场的加速作用下发生碰撞电离,产生极高的瞬态电流,在局部产生高热引发烧毁。针对FLR终端的单粒子性能提升,提出了缓冲外延层的优化方案。经过仿真验证,缓冲层可以削弱衬底-外延交界处的碰撞电离,降低了重离子入射产生的峰值电流,并缩短电流恢复时间,能够将FLR结构的SEB安全性提升50%以上。对终端缓冲层加固的样品进行118Ta离子实验验证,与普通结构对比,结果证明该结构可以有效降低重离子对终端区的损伤,辐照后IDSS漏电降低4个量级以上。 展开更多
关键词 功率vdmos 单粒子 结终端 场限环 缓冲层
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VDMOS单粒子效应简化电路模型研究
2
作者 徐大为 徐政 +3 位作者 吴素贞 陈睿凌 赵小寒 彭宏伟 《集成电路与嵌入式系统》 2024年第8期72-77,共6页
通过在功率VDMOS器件的等效电路模型中引入电阻分析器件的表面电压对其单粒子效应的影响。根据仿真数据,分析颈区宽度、P+注入和反向传输电容等参数对器件的影响,设计了250 V器件并进行辐照试验。仿真结果及试验结果与模型分析的结论一... 通过在功率VDMOS器件的等效电路模型中引入电阻分析器件的表面电压对其单粒子效应的影响。根据仿真数据,分析颈区宽度、P+注入和反向传输电容等参数对器件的影响,设计了250 V器件并进行辐照试验。仿真结果及试验结果与模型分析的结论一致:辐照条件下,表面电压由电阻分压确定;增加P+注入剂量和减小颈区条宽能够减小电阻,提高器件抗单粒子效应的能力;通过降低颈区浓度减小反向传输电容的方法,无法提高器件的抗SEE能力;颈区条宽增加,器件辐照后漏电增加。 展开更多
关键词 功率vdmos器件 单粒子效应 简化电路模型 表面电压
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大功率射频Si-VDMOS功率晶体管研制
3
作者 刘洪军 王琪 +2 位作者 赵杨杨 王佃利 杨勇 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2024年第5期70-74,共5页
介绍了大功率射频硅-垂直双扩散金属氧化物场效应晶体管(Si-VDMOS)的研制结果,采用栅分离降低反馈电容技术、多子胞降低源极电感技术等,从芯片原理着手,比较分析两种芯片结构设计对反馈电容的影响,以及两种布局引线对源极电感的影响,并... 介绍了大功率射频硅-垂直双扩散金属氧化物场效应晶体管(Si-VDMOS)的研制结果,采用栅分离降低反馈电容技术、多子胞降低源极电感技术等,从芯片原理着手,比较分析两种芯片结构设计对反馈电容的影响,以及两种布局引线对源极电感的影响,并研制出了百瓦级以上大功率射频Si-VDMOS功率晶体管系列产品。产品主要性能如下:在工作电压28 V及连续波下,采用8胞合成时,225 MHz输出功率达200 W以上,500 MHz输出功率达150 W以上;进一步增加子胞数量,采用12胞合成时,225 MHz输出功率达300 W以上,同时具备良好的增益及效率特性,与国外大功率射频Si-VDMOS功率晶体管的产品参数相比,达到了同类产品水平。 展开更多
关键词 大功率 硅-垂直双扩散金属氧化物场效应晶体管 射频功率晶体管 反馈电容 源极电感
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不同栅氧退火工艺下的SiC MOS电容及其界面电学特性
4
作者 付兴中 刘俊哲 +4 位作者 薛建红 尉升升 谭永亮 王德君 张力江 《半导体技术》 CAS 北大核心 2025年第1期32-38,共7页
SiC MOS电容的电学特性和栅氧界面特性是评价和改进SiC MOS器件制造工艺的重要依据。通过依次测试SiC MOS器件的氧化物绝缘特性、界面态密度、偏压温度应力不稳定性(偏压温度应力条件下的平带电压漂移)、氧化物陷阱电荷密度和可动电荷... SiC MOS电容的电学特性和栅氧界面特性是评价和改进SiC MOS器件制造工艺的重要依据。通过依次测试SiC MOS器件的氧化物绝缘特性、界面态密度、偏压温度应力不稳定性(偏压温度应力条件下的平带电压漂移)、氧化物陷阱电荷密度和可动电荷密度的方法,对分别经过氮等离子体氧化后退火(POA)处理、氮氢混合等离子体POA处理、氮氢氧混合等离子体POA处理、氮氢氯混合等离子体POA处理的SiC MOS电容的电学特性和栅氧界面特性进行了分析。结果表明,该方法可以系统地评价SiC MOS电容电学特性和栅氧界面特性,经过氮氢氯混合等离子体POA处理的SiC MOS电容可以满足高温、大场强下长期运行的性能指标。 展开更多
关键词 SiC mos电容 氧化后退火(POA) 平带电压漂移 氧化物陷阱电荷 可动电荷
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高压MOS器件SPICE建模研究
5
作者 顾祥 彭宏伟 +1 位作者 纪旭明 李金航 《微处理机》 2025年第2期9-13,共5页
针对BSIM3v3模型在高压集成电路中高压MOS器件建模上的局限性,通过深入分析栅源电压和衬源电压对源漏电阻的影响,以及电流准饱和效应、碰撞电离电流、高压寄生管和自热效应等关键因素,提出一种基于BSIM3v3的高压MOS模型改进方法。该方... 针对BSIM3v3模型在高压集成电路中高压MOS器件建模上的局限性,通过深入分析栅源电压和衬源电压对源漏电阻的影响,以及电流准饱和效应、碰撞电离电流、高压寄生管和自热效应等关键因素,提出一种基于BSIM3v3的高压MOS模型改进方法。该方法通过引入不同的压控电阻(VCR)、受控电压源(VCVS)和受控电流源(CCCS)等子电路,构建了一个用于精确模拟高压MOS器件的SPICE Macro模型。这一改进显著提升了高压MOS器件的建模精度,对高压集成电路的设计与仿真具有重要的实际意义和应用价值。 展开更多
关键词 高压mos SPICE模型 参数提取
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高k栅介质增强型β-Ga_(2)O_(3) VDMOS器件的单粒子栅穿效应研究 被引量：1
6
作者 王韬 张黎莉 +2 位作者 段鑫沛 殷亚楠 周昕杰 《固体电子学研究与进展》 CAS 2024年第1期6-12,共7页
以增强型β-Ga_(2)O_(3)VDMOS器件作为研究对象,利用TCAD选择不同的栅介质材料作为研究变量,观察不同器件的单粒子栅穿效应敏感性。高k介质材料Al_(2)O_(3)和HfO_(2)栅介质器件在源漏电压200 V、栅源电压-10 V的偏置条件下能有效抵御线... 以增强型β-Ga_(2)O_(3)VDMOS器件作为研究对象,利用TCAD选择不同的栅介质材料作为研究变量,观察不同器件的单粒子栅穿效应敏感性。高k介质材料Al_(2)O_(3)和HfO_(2)栅介质器件在源漏电压200 V、栅源电压-10 V的偏置条件下能有效抵御线性能量转移为98 MeV·cm^(2)/mg的重离子攻击,SiO_(2)栅介质器件则发生了单粒子栅穿效应(Single event gate rupture,SEGR)。采用HfO_(2)作为栅介质时源漏电流和栅源电流分别下降92%和94%,峰值电场从1.5×10^(7)V/cm下降至2×10^(5)V/cm,避免了SEGR的发生。SEGR发生的原因是沟道处累积了大量的空穴,栅介质中的临界电场超过临界值导致了击穿,而高k栅介质可以有效降低器件敏感区域的碰撞发生率,抑制器件内电子空穴对的进一步生成,降低空穴累积的概率。 展开更多
关键词 氧化镓 单粒子栅穿 TCAD仿真 vdmos器件
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1000V 4H-SiC VDMOS结构设计与特性研究
7
作者 李尧 牛瑞霞 +6 位作者 王爱玲 王奋强 蓝俊 张栩莹 张鹏杰 刘良朋 吴回州 《半导体光电》 CAS 北大核心 2024年第3期378-383,共6页
设计并优化了一种基于4H-SiC的1000V垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(VDMOS),在留有50%的裕度后,通过Silvaco仿真软件详细研究了器件各项参数与耐压特性之间的关系。经优化,器件的阈值电压为2.3V,击穿电压达1525V,相较于相同耐... 设计并优化了一种基于4H-SiC的1000V垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(VDMOS),在留有50%的裕度后,通过Silvaco仿真软件详细研究了器件各项参数与耐压特性之间的关系。经优化,器件的阈值电压为2.3V,击穿电压达1525V,相较于相同耐压条件下的Si基VDMOS,4H-SiC VDMOS的击穿电压提升了12%。此外,击穿时4H-SiC VDMOS表面电场分布相对均匀,最大值为3.4×10^(6)V/cm。终端有效长度为15μm,约为Si基VDMOS的6%,总体面积减小了近1/10。并且4H-SiC VDMOS结构简单,与相同耐压条件下的Si基VDMOS相比,未增加额外的工艺步骤,易于实现。 展开更多
关键词 4H-SIC 垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管 击穿电压 漂移区参数 沟道长度
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基于多层MoS_(2)材料的MOSFET器件退火效应研究
8
作者 韩涛 廖乃镘 +1 位作者 孙艳敏 丁劲松 《今日制造与升级》 2025年第1期48-50,共3页
文章采用机械剥离法在SiO_(2)/Si衬底制备多层二硫化钼(MoS_(2))材料,通过电子束光刻和蒸发工艺制备MOSFET器件。使用光学显微镜、拉曼光谱仪和扫描电镜对多层MoS_(2)材料进行测试表征,并使用半导体参数分析仪对MOSFET器件的电学性能进... 文章采用机械剥离法在SiO_(2)/Si衬底制备多层二硫化钼(MoS_(2))材料,通过电子束光刻和蒸发工艺制备MOSFET器件。使用光学显微镜、拉曼光谱仪和扫描电镜对多层MoS_(2)材料进行测试表征,并使用半导体参数分析仪对MOSFET器件的电学性能进行测试分析。探索退火效应对器件电学性能的影响。 展开更多
关键词 mos2材料 mosFET器件 测试表征 退火效应 电学性能
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减小VDMOS密勒电容和反向恢复电荷的研究 被引量：6
9
作者 肖志强 向军利 +4 位作者 衡草飞 陈林 曾天志 陈万军 张波 《微电子学》 CAS CSCD 北大核心 2005年第3期305-307,共3页
提出了在VDMOSFET中减小密勒电容和反向恢复电荷的一种新结构,该结构结合了肖特基接触和分段多晶硅栅的方法。数值分析仿真结果表明,在相同器件单元尺寸下,该结构优于常规VDMOSFET,密勒电容Cgd可减少73.25%,Qgd和导通电阻优值减小65.02%... 提出了在VDMOSFET中减小密勒电容和反向恢复电荷的一种新结构,该结构结合了肖特基接触和分段多晶硅栅的方法。数值分析仿真结果表明,在相同器件单元尺寸下,该结构优于常规VDMOSFET,密勒电容Cgd可减少73.25%,Qgd和导通电阻优值减小65.02%,显示出很好的QgdRds(on)改善性能;同时,反向恢复电荷减少了40.76%。 展开更多
关键词 vdmos FET 栅电荷 密勒电容 导通电阻 反向恢复电荷
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基于ANSYS的功率VDMOS器件的热分析及优化设计 被引量：13
10
作者 华庆 殷景华 +1 位作者 焦国芹 刘晓为 《电子器件》 CAS 2009年第2期354-356,共3页
针对TO-220AB封装形式的功率VDMOS器件,运用有限元法建立器件的三维模型,对功率耗散条件下器件的温度场进行热学模拟和分析,研究了基板厚度、粘结层材料及粘结层厚度对器件温度分布的影响。分析结果表明,由芯片至基板的热通路是器件的... 针对TO-220AB封装形式的功率VDMOS器件,运用有限元法建立器件的三维模型,对功率耗散条件下器件的温度场进行热学模拟和分析,研究了基板厚度、粘结层材料及粘结层厚度对器件温度分布的影响。分析结果表明,由芯片至基板的热通路是器件的主要散热途径,基板最佳厚度介于1~1.2 mm之间,且粘结层的导热系数越大、厚度越薄,越有利于器件的散热。 展开更多
关键词 vdmos 有限元 热分析 ANSYS 优化设计
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Power VDMOS中辐照引起的氧化物陷阱电荷和界面态电荷 被引量：6
11
作者 蔡小五 海潮和 +3 位作者 王立新 陆江 刘刚 夏洋 《功能材料与器件学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期927-930,共4页
为研究PowerVDMOS中辐照引起的氧化物陷阱电荷和界面态电荷情况,用Co-60源对PowerMOSFET进行了总剂量的辐照实验,移位测试了器件的亚阈值曲线漂移情况,通过最大斜率线性外推法和亚阈值分离方法提取了开启电压、增益因子、迁移率、氧化... 为研究PowerVDMOS中辐照引起的氧化物陷阱电荷和界面态电荷情况,用Co-60源对PowerMOSFET进行了总剂量的辐照实验,移位测试了器件的亚阈值曲线漂移情况,通过最大斜率线性外推法和亚阈值分离方法提取了开启电压、增益因子、迁移率、氧化物陷阱电荷和界面态电荷随辐照总剂量的漂移情况。研究结果表明:在1000krad(Si)辐照下器件开启电压漂移小于2V,迁移率退化小于20%,氧化物陷阱电荷和界面态电荷处于比较理想的状态,小于2×1011cm-2。 展开更多
关键词 vdmos 辐照 氧化物陷阱电荷 界面态电荷
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高压功率VDMOS管的设计研制 被引量：17
12
作者 王英 何杞鑫 方绍华 《电子器件》 EI CAS 2006年第1期5-8,共4页
随着功率电子器件进一步向高压、高频、大电流方向发展,VDMOS晶体管的市场将会越来越广阔。通过综合各种模型,优化外延层厚度和掺杂浓度,设计了高压VDMOS器件的元胞图形以及器件尺寸,并在终端利用新的思路,从而提高了漏源击穿电压,基于... 随着功率电子器件进一步向高压、高频、大电流方向发展,VDMOS晶体管的市场将会越来越广阔。通过综合各种模型,优化外延层厚度和掺杂浓度,设计了高压VDMOS器件的元胞图形以及器件尺寸,并在终端利用新的思路,从而提高了漏源击穿电压,基于理论分析在工艺上成功实现了耐压为500V,导通电流为3A的功率VDMOS器件。 展开更多
关键词 vdmos 优化外延层 终端保护技术
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功率VDMOS器件封装热阻及热传导过程分析 被引量：5
13
作者 高巍 殷鹏飞 +2 位作者 李泽宏 张金平 任敏 《电子元件与材料》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期29-34,共6页
热阻是反映电子器件结温的关键热参数,也是指导用户在复杂应用环境中设计热特性的关键参数。本文研究了ITO-220AB封装器件由内至外不同分层材料特性对于器件热阻及热传导的影响。通过测量四种规格VDM OS器件结到环境热阻(R_(thj-a))及... 热阻是反映电子器件结温的关键热参数,也是指导用户在复杂应用环境中设计热特性的关键参数。本文研究了ITO-220AB封装器件由内至外不同分层材料特性对于器件热阻及热传导的影响。通过测量四种规格VDM OS器件结到环境热阻(R_(thj-a))及结到管壳热阻(R_(thj-c)),并采用结构函数分析法,分析热量从芯片到管壳外的热传导过程发现,随着芯片面积的增大,热阻线性减小,利于器件散热;芯片与框架间过厚的焊锡层非常不利于热量的传导;铜框架厚度间接影响了外部包裹树脂厚度,从而改变了树脂所占器件热阻R_(thj-c)的比例,树脂材料越厚,器件热阻会明显增大。 展开更多
关键词 热阻 结温 vdmos ITO-220AB 热传导 焊锡
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功率VDMOS开关特性与结构关系 被引量：4
14
作者 戴显英 张鹤鸣 +1 位作者 李跃进 王伟 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第1期98-101,共4页
ＶＤＭＯＳ的开关时间对其开关功耗和频率特性有直接影响．笔者设计和制造了３种体内结构与常规ＶＤＭＯＳ相同，而表面结构不同的器件．实验结果表明，这３种结构器件的开关时间都明显减小．
关键词 vdmos 器件结构 开关时间
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功率VDMOS器件的研究与发展 被引量：9
15
作者 杨法明 杨发顺 +3 位作者 张锗源 李绪诚 张荣芬 邓朝勇 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2011年第10期623-629,673,共8页
简要介绍了垂直双扩散功率场效应晶体管(VDMOS)的研究现状和发展历史。针对功率VDMOS器件击穿电压和导通电阻之间存在的矛盾,重点介绍了几种新型器件结构(包括沟槽栅VDMOS、超结VDMOS、半超结VDMOS)的工作原理和结构特点,以及其在制造... 简要介绍了垂直双扩散功率场效应晶体管(VDMOS)的研究现状和发展历史。针对功率VDMOS器件击穿电压和导通电阻之间存在的矛盾,重点介绍了几种新型器件结构(包括沟槽栅VDMOS、超结VDMOS、半超结VDMOS)的工作原理和结构特点,以及其在制造工艺中存在的问题。对不同器件结构的优缺点进行了比较分析。对一些新型衍生结构(包括侧面多晶硅栅VDMOS、边氧沟道VDMOS和浮岛VDMOS)的特点进行了分析,叙述了新型SiC材料在VD-MOS器件中应用的最新进展,并指出了存在的问题和未来发展趋势。 展开更多
关键词 功率器件 垂直双扩散功率场效应晶体管(vdmos) 击穿电压 导通电阻 SIC材料
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功率VDMOS器件低剂量率辐射损伤效应研究 被引量：4
16
作者 高博 刘刚 +3 位作者 王立新 韩郑生 张彦飞 宋李梅 《微电子学》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期115-119,124,共6页
研究了抗辐射加固功率VDMOS器件在不同偏置条件下的高/低剂量率辐射损伤效应,探讨了阈值电压、击穿电压、导通电阻等电参数在不同剂量率辐照时随累积剂量的变化关系。实验结果表明,此型号抗辐射加固功率VDMOS器件在高/低剂量率辐照后参... 研究了抗辐射加固功率VDMOS器件在不同偏置条件下的高/低剂量率辐射损伤效应,探讨了阈值电压、击穿电压、导通电阻等电参数在不同剂量率辐照时随累积剂量的变化关系。实验结果表明,此型号抗辐射加固功率VDMOS器件在高/低剂量率辐照后参数的漂移量相差不大,不具有低剂量率辐射损伤增强效应。认为可以用高剂量率辐照后高温退火的方法评估器件的总剂量辐射损伤。实验结果为该型号抗辐射加固功率VDMOS器件在航空、航天等特殊领域的应用提供了技术支持。 展开更多
关键词 vdmos 抗辐射加固 总剂量辐射 剂量率辐射 辐射效应
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总剂量辐照加固的功率VDMOS器件 被引量：12
17
作者 李泽宏 张磊 谭开洲 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期621-623,共3页
采用先形成P-body区再生长栅氧化层的新工艺流程和薄栅氧化层配合Si3N4-SiO2钝化层加固工艺,研制出一种抗总剂量辐照加固功率VDMOS器件。给出了该器件的常态参数和总剂量辐照的实验数据,通过和二维数值仿真比较,表明实验数据和仿真数据... 采用先形成P-body区再生长栅氧化层的新工艺流程和薄栅氧化层配合Si3N4-SiO2钝化层加固工艺,研制出一种抗总剂量辐照加固功率VDMOS器件。给出了该器件的常态参数和总剂量辐照的实验数据,通过和二维数值仿真比较,表明实验数据和仿真数据能较好吻合。对研制的功率VDMOS器件在X射线模拟源辐照总剂量972×103rad(Si)下,阈值电压仅漂移?1V。结果证明,工艺改善了功率VDMOS器件的抗总剂量辐照能力。 展开更多
关键词 功率vdmos器件 薄栅氧化层 阈值电压漂移 总剂量辐照
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VDMOS场效应晶体管的研究与进展 被引量：18
18
作者 陈龙 沈克强 《电子器件》 EI CAS 2006年第1期290-295,共6页
介绍了新一代电力电子器件VDMOS的发展概况及工作原理,分析了其技术特点与优势,重点阐述了近年来国际上VDMOS在高压大电流及低压大电流方面所取得的理论及技术突破,通过不断改进的沟槽技术以及封装工艺提高了器件的整体性能,而Superjunc... 介绍了新一代电力电子器件VDMOS的发展概况及工作原理,分析了其技术特点与优势,重点阐述了近年来国际上VDMOS在高压大电流及低压大电流方面所取得的理论及技术突破,通过不断改进的沟槽技术以及封装工艺提高了器件的整体性能,而Superjunction新结构、SiC新材料的采用突破了Si的高压应用理论极限。最后对未来的研究方向作了展望。 展开更多
关键词 vdmos 特征导通电阻 沟槽结构 Supexjumction
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高压VDMOS电容的研究 被引量：5
19
作者 刘侠 孙伟锋 +1 位作者 王钦 杨东林 《电子器件》 CAS 2007年第3期783-786,共4页
本文主要研究了VDMOS电容的组成,详细分析了Ciss、Coss和Crss这3个VDMOS电容参数的定义和各自对应的特性,并从模拟上着重分析了沟道长度和栅氧厚度对电容的影响.文中提出一种反馈电容较低的VDMOS新单元结构,在相同的尺寸条件下,新结构单... 本文主要研究了VDMOS电容的组成,详细分析了Ciss、Coss和Crss这3个VDMOS电容参数的定义和各自对应的特性,并从模拟上着重分析了沟道长度和栅氧厚度对电容的影响.文中提出一种反馈电容较低的VDMOS新单元结构,在相同的尺寸条件下,新结构单元Qg*Rdson的优值较之传统型设计显著下降. 展开更多
关键词 vdmos 电容 导通电阻
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星用功率VDMOS器件SEGR效应研究 被引量：3
20
作者 王立新 高博 +4 位作者 刘刚 韩郑生 张彦飞 宋李梅 吴海舟 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期434-437,共4页
对源漏击穿电压为400 V和500 V的N沟功率VDMOS器件进行碘离子单粒子辐照实验,讨论了不同偏置下两种功率器件的SEGR效应。研究结果显示:栅源电压为0 V、漏源电压为击穿电压时,器件未发生单粒子效应,表明两种星用功率器件的抗单粒子效应... 对源漏击穿电压为400 V和500 V的N沟功率VDMOS器件进行碘离子单粒子辐照实验,讨论了不同偏置下两种功率器件的SEGR效应。研究结果显示:栅源电压为0 V、漏源电压为击穿电压时,器件未发生单粒子效应,表明两种星用功率器件的抗单粒子效应能力达到技术指标要求。 展开更多
关键词 功率vdmos器件 SEGR效应 加速器 注量率
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