题名空间辐射环境下 SiC MOSFET 的栅氧可靠性研究
作者梁晓雯
答辩日期2020-08-26
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院新疆理化技术研究所
导师余学峰
关键词SiC MOSFET 栅氧可靠性 总剂量效应 单粒子效应 潜损伤 安全工作区
学位名称硕士
学位专业微电子学与固体电子学
英文摘要

SiC MOSFET具有优良的高温高频高功率密度和抗辐照特性,但作为新一代功率半导体器件,要实现SiC MOSFET在航天领域的大规模应用还需对其在辐射环境中的适应性和可靠性进行深入细致的研究。本论文针对目前SiC MOSFET的辐射损伤研究主要集中在参数、性能等的变化上,而其在空间辐射环境中的长期可靠性变化规律及机制研究尚未引起足够重视的现状,对影响SiC MOSFET空间使用寿命的关键问题——栅氧长期可靠性进行了较系统、深入的研究,研究发现:总剂量辐照可在SiC MOSFET栅氧中产生陷阱电荷,这些电荷会引起器件的电参数漂移和性能退化,但TDDB应力加速实验研究结果表明,总剂量产生的陷阱电荷对SiC MOSFET栅氧长期可靠性并无显著的影响。重离子辐照易引起单粒子效应,但在器件发生单粒子效应之前(更低的辐照偏置状态),辐照可在SiC MOSFET栅氧中产生缺陷使器件的栅氧长期可靠性剧烈退化。这些缺陷(尤其是潜损伤)会严重缩小SiC MOSFET的安全工作区,从而引起SiC MOSFET空间应用的长期可靠性退化风险。研究认为高注量质子辐照可在器件材料中产生原子位移,从而影响器件的可靠性,但本文通过研究发现质子辐照并不总是会对器件的可靠性产生消极影响。对于本文实验所采用的国产商用SiC MOSFET样品,质子辐照可减少界面陷阱数量,提高界面质量。该结论也为SiC MOSFET的界面钝化提供了新思路。上述研究将SiC MOSFET空间辐射环境下的适应性研究由即时辐射效应推进到了与时间因素紧密相关的长期可靠性研究领域,进一步加深了我们对SiC MOSFET辐射损伤规律和可靠性变化机制的认识,为保障SiC MOSFET空间辐射环境中的长期可靠性做出了贡献。

内容类型学位论文
源URL[http://ir.xjipc.cas.cn/handle/365002/7465]  
专题固体辐射物理研究室
推荐引用方式
GB/T 7714
梁晓雯. 空间辐射环境下 SiC MOSFET 的栅氧可靠性研究[D]. 中国科学院新疆理化技术研究所. 中国科学院大学. 2020.
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