[发明专利]一种具有抗单粒子辐照能力的VDMOS器件

说明书

本发明提供了一种具有抗单粒子辐照能力的VDMOS器件，属于功率器件技术领域。本发明在传统VDMOS器件中形成具有不同禁带宽度的漂移区，单粒子辐照时，不同禁带宽度漂移区之间形成空穴的势阱，在势阱的作用下，改变了单粒子辐照产生空穴的路径，进而避免了传统器件空穴经由N⁺源区下方的P型体区致使寄生晶闸管开启的缺陷，从而提高了器件的抗单粒子辐照能力，从而提高了器件的抗单粒子辐照能力；同时本发明采用分立栅结构在降低密勒电容的同时也显著降低单粒子栅穿的概率。

技术领域

本发明属于功率器件技术领域，具体涉及一种具有抗单粒子辐照能力的VDMOS器件。

背景技术

随着电力电子技术向高频大功率应用领域的快速发展，VDMOS成为电力电子领域中的不可替代的重要器件之一，VDMOS在电力电子电路的应用日益广泛。VDMOS器件通常采用二次扩散或离子注入技术形成，是多元胞器件，易于集成，功率密度，且多子导电，频率特性好。目前VDMOS是功率MOS的主流器件之一。作为功率开关，VDMOS具有耐压高、开关速度快、低导通电阻、低驱动功率、良好热稳定性、低噪声及简单的制造工艺等优点而广泛的用于开关电源、交流传动、变频电源、计算机设备等各种领域，并取得理想效果。但是在空间条件下重离子诱发VDMOS器件发生的单粒子效应会使电路系统出现短暂故障，或直接导致VDMOS器件损坏，严重威胁所在电子系统的安全，并且随着芯片尺寸的减小，器件性能的提升，电流密度和元胞密度都在增加，单粒子效应会越来越明显，器件对单粒子辐照的敏感度也大幅提高。因此，如何提升空间电子系统中使用的功率VDMOS器件的抗单粒子辐照能力，成为了本领域亟待解决的技术问题。

VDMOS的单粒子效应主要分为单粒子烧毁(SEB)和单粒子栅穿(SEGR)。当功率MOS管关断时，会发生SEGR损伤，即当重离子轰击在栅极下侧时，衬底内的径迹附近产生高密度等离子体，在电场作用下，电子空穴对相对漂移，形成栅极下侧的电荷积累，此时，栅极类似具有大量电荷积累的电容，当电容两端压差足够高时，会击穿栅氧结构，从而造成不可恢复的物理损伤。

VDMOS的N⁺源区、Pbody和N^-漂移区之间，存在着一个寄生晶体管结构，而N⁺源区、Pbody和N^-漂移区分别构成寄生晶体管的发射区、基区和集电区。一般情况下，寄生晶体管的发射极和基极通过源极实现短路，从而对器件的外部特性不产生影响。在辐照环境下，注入粒子在VDMOS器件内产生大量电子空穴对，在漂移场和扩散双重作用下，经扩散和漂移形成瞬发电流。瞬发电流的横向扩散在基区的电阻上产生压降，当压降增大到一定值时，寄生晶体管导通。当MOS晶体管的漏源电压大于击穿电压时，流过晶体管的电流可以进一步反馈，使得耗尽区的电流密度逐渐上升，造成漏-源间二次击穿，如果结温超过允许值，则引起源-漏结的烧毁。故而，减小VDMOS器件N⁺源区下方的电阻，也就是增大Pbody区浓度是提高器件抗单粒子烧毁的有效方法。然而，出于对器件阈值的考虑，Pbody区浓度又不宜过大，故此，通过增大Pbody区浓度以减小VDMOS器件N+源区下方电阻这一方法无法明显提高器件的抗单粒子辐照能力。因此亟需一种能够提高VDMOS器件抗单粒子辐照能力的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提高一种具有抗单粒子辐照能力的VDMOS器件。

本发明为解决上述技术问题提供如下技术方案：