[發明專利]一種單粒子輻照碳化硅功率MOSFETs安全邊界性能退化的分析方法

在審

• 申請號: 201810136619.3
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108334707A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 李鵬偉;李興冀;楊劍群;董磊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.一種單粒子輻照碳化硅功率MOSFETs安全邊界性能退化的分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、采用地面重離子或質子輻照碳化硅SiC型功率MOSFETs器件，在不同反向偏置電壓下分別獲得器件發生單粒子燒毀或柵穿效應的試驗數據，即單粒子效應試驗數據，單粒子效應試驗數據包括器件電性能參數；

步驟二、將步驟一中的單粒子效應試驗數據，以反向偏置電壓為橫坐標、器件電性能參數為縱坐標建立坐標系，并在坐標系中將反向偏置電壓和對應的器件電性能參數在坐標系中描述出來；

步驟三、在步驟二的坐標系中標記出發生單粒子燒毀或柵穿效應時所對應的最小反向偏置電壓及其電參數值對應的點，以及在未發生單粒子燒毀或柵穿效應時所對應的最大反向偏置電壓及其電參數值對應的點；

步驟四、過步驟三中將所標記的點分別做與兩坐標軸垂直的線，四條線相交形成九個區域，未發生單粒子燒毀或柵穿效應時所對應的最大反向偏置電壓及其電參數值所的標記點與左下方的區域為電荷收集區；未發生單粒子燒毀或柵穿效應時所對應的最大反向偏置電壓及其電參數值所的標記點與發生單粒子燒毀或柵穿效應時所對應的最小反向偏置電壓及其電參數值的標記點之間的區域為電參數值增大區；發生單粒子燒毀或柵穿效應時所對應的最小反向偏置電壓及其電參數值的標記點右上方的區域為器件擊穿燒毀區；

基于電荷收集區、電參數值增大區和器件擊穿燒毀區為分析基準，根據要求選擇該器件的單粒子安全操作邊界。

2.根據權利要求1所述的一種單粒子輻照碳化硅功率MOSFETs安全邊界性能退化的分析方法，其特征在于，步驟一所述的器件電性能參數為漏電流或漏源間導通開啟電阻；

如果器件電性能參數為漏電流，進行單粒子效應試驗的過程中，當器件發生單粒子燒毀或柵穿時包括兩個關鍵特征點：漏電流增加點和燒毀點；所述的漏電流增加點即漏電流突然增大對應的起點，燒毀點即漏電流突然增大超出電達到擊穿漏電標準對應的點；

如果器件電性能參數為漏源間導通開啟電阻，進行單粒子效應試驗的過程中，當器件發生單粒子燒毀或柵穿時包括兩個關鍵特征點：漏源間導通開啟電阻增加點和燒毀點；所述的漏源間導通開啟電阻增加點即漏源間導通開啟電阻突然增大對應的起點，燒毀點即漏源間導通開啟電阻突然增大超出電達到擊穿漏電標準對應的點。

3.根據權利要求2所述的一種單粒子輻照碳化硅功率MOSFETs安全邊界性能退化的分析方法，其特征在于，在步驟一中獲得器件單粒子效應試驗數據所進行單粒子效應試驗時，反向偏置電壓包括在器件兩端施加的漏源反向偏置電壓V_DSi和柵源反向偏置電壓V_GSi；

如果調整漏源反向偏置電壓V_DSi，漏源反向偏置電壓V_DSi的步進值不大于10％的漏源擊穿電壓；

如果調整柵源反向偏置電壓V_GSi，柵源反向偏置電壓V_GSi步進值不大于5V。

4.根據權利要求2或3所述的一種單粒子輻照碳化硅功率MOSFETs安全邊界性能退化的分析方法，其特征在于，步驟一進行單粒子效應試驗時，如果器件電性能參數為漏電流，試驗過程中在器件兩端施加漏源反向偏置電壓，并通過萬用表與被測器件的漏源電路串聯，實時顯示漏源電路間的漏電流情況。

5.根據權利要求4所述的一種單粒子輻照碳化硅功率MOSFETs安全邊界性能退化的分析方法，其特征在于，所述漏電流測量精度要求為nA級，當漏電流突然增大且超出電達到擊穿漏電標準時，停止試驗。

6.根據權利要求2或3所述的一種單粒子輻照碳化硅功率MOSFETs安全邊界性能退化的分析方法，其特征在于，步驟一進行單粒子效應試驗時，如果器件電性能參數為漏源間導通開啟電阻；

在試驗過程中需要在器件兩端施加漏源反向偏置電壓，并通過萬用表與被測器件的漏源電路串聯，實時顯示漏源電路間的漏電流情況；當漏電流突然增大，且超出電達到擊穿漏電標準時，停止試驗。