[发明专利]一种SiC MOSFET器件损伤机理的分析方法、装置

说明书

本发明公开了一种SiC MOSFET器件损伤机理的分析方法、装置，其中，SiC MOSFET器件损伤机理的分析方法，包括：获取实体SiC MOSFET器件的参数信息；根据所述参数信息利用SRIM构建模拟SiC MOSFET器件；利用所述SRIM模拟不同能量的质子对所述模拟SiC MOSFET器件进行辐照，得到对应有质子能量的损伤信息集；根据所述对应有质子能量的损伤信息集分析所述实体SiC MOSFET器件的损伤机理。该方法所需要的时间少，资金少，无需花费大量时间精力进行实际操作；得出的实验结果直观且清晰，能准确判断质子对器件产生的影响，并且进行对比分析，将实验与测试结合在一起，能够准确得出能量损失等参数，对实验结果进行准确的分析。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种SiC MOSFET器件损伤机理的分析方法、装置。

背景技术

空间和航天技术的发展，使人们在外层空间的活动日益增多，处在外层空间飞行用的电子系统也应当考虑宇宙空间的辐射环境影响。核辐射对电子学系统的影响，一方面取决于辐射的种类、能量和剂量，另一方面也取决于电子系统所采用的元器件、材料、结构及电路设计等。因此，为了研究核辐射对电子学系统的影响，应研究电子系统中核辐射对所采用的的元器件以及材料的影响。一般来说，核辐射对半导体器件的影响最灵敏，对电子材料的影响也不可忽视。

传统半导体器件在一般的环境下表现良好，但在高温强辐射环境下，传统的半导体器件的性能会恶化，无法稳定可靠地工作。第三代化合物半导体SiC材料与Si和GaAs等第一、二代半导体材料相比，具有禁带宽度大，热稳定性好，热导率高和抗辐照能力优越等的突出优点，是高频、高温和抗辐照器件制备和研究的优选材料。SiC MOSFET器件的空间应用面临着来自空间中高能质子的辐照影响。质子是氢离子，带有1个单位正电荷，其能量是电子的1800倍，穿透能力弱，不容易被偏转。尽管空间质子通量较高，但由于高能质子具有极强的能量损失特征，其造成的电离损伤不可忽略。同时由于SiC MOSFET器件为高压器件，因此这种质子损伤将可能更为严重。质子入射靶材料中，能量逐渐减小，不断损失能量。质子在材料中主要的能量损失方式是考虑核能损和电离能损。电离能损通过与靶材料中原子核外电子的非弹性碰撞和激发损失能量，高能质子的电离能损起主导作用，其会激发形成沿离子入射方向上的二次电子径迹。核能损通过与原子核相互作用发生，核能损在离子射程末端核阻止区起主导作用。利用SRIM可以计算质子在SiC材料中的能量损失参数并获得其造成的潜径迹图。

潜径迹是电子能损在凝聚态物质中引起的一个重要辐射效应。在凝聚态物质中，单个重离子沿其路径产生的一串缺陷损伤称之为潜径迹。潜径迹的直径很小，进过化学蚀刻称为径迹。构成潜径迹的缺陷可以是点缺陷、缺陷团，也可以是局限非晶化或相变。潜径迹是入射离子与材料内部相互作用的结果，潜径迹的形成及形貌不仅依赖于入射离子的种类和能量，也依赖于靶材料的类型。不同靶材如绝缘材料、金属材料、半导体材料对辐照的敏感程度差异很大。人们为了解释荷能离子在凝聚态物质中慢化过程中的电子能损机制下引起的缺陷产生和潜径迹的形成，提出了许多理论模型，主要有库仑爆炸模型、热峰模型、激子模型等。其中应用较多且较为成功的是库仑爆炸模型和热峰模型。

质子辐射实验的辐照源可选取中国原子能科学研究院的质子加速器作为辐照源。质子是带电粒子,与SiC作用时,一方面产生电离损伤,另外一方面与晶格中的Si和C原子发生弹性碰撞,使晶格原子离开平衡晶格点,产生空位-间隙原子对,从而在SiC禁带中引入各种缺陷能级,当缺陷能级充当复合中心时,使材料中的少数载流子寿命下降。靠近禁带中心的的缺陷能级成为载流子(电子或空穴)的陷阱,降低了SiC材料中的多数载流子数密度。原子位移将产生附加的电离散射中心,从而降低了载流子的迁移率。

通过SRIM对SiC MOSFET器件结构进行构建，选择合适的物理模型等参数，可以通过模拟的方法来获取SiC MOSFET器件在不同能量质子辐射下的潜径迹情况。