250v抗辐射vdmos的分析与设计

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1、第一章绪论1．2国内外研究现状与发展趋势1．2．1研究现状在微电子器件的抗辐射加固领域，世界上最先进的国家是美国。有许多半导体厂家、航空航天技术生产单位与著名大学参与这项技术的研究开发，这些单位中的大多数都是与军事部门签订军事合同而从事该领域的工作，而且在微电子技术领域的研究水平是领先的。美国在微电子器件抗辐射加固技术领域投入的力量也是十分雄厚的。宇航用VDMOS器件辐射加固研究始于20世纪80年代。迄今为止，vDMos总剂量辐射影响机制及加固理论都已经相对比较成熟，而VDM0s单粒子效应的研究尚且不够成熟pJ-【⋯。虽然学术界对单粒子效

2、应的影响机理已经形成了比较统一的认识，但是对于单粒子辐射加固方案，目前还存在着不同观点。产品方面，国际上能够稳定提供抗辐射VDMOS的厂商不多，大多是美国公司。美国商务部2009年国防工业评估报告《美国集成电路设计和制造能力》，详细地研究了美国抗辐射加固设计和制造能力19J。拥有抗辐射加固制造能力的美国厂商同时拥有抗单粒子效应、辐射容错、抗辐射加固和中子加固的设计能力。其中，拥有抗单粒子效应能力的18家、辐射容错14家、辐射加固10家，中子加固9家I_”。最具有代表性的公司是美国IR公司，其公司旗下的产品已经非常系列化、成熟化，市场占有率

3、较高。IR公司的官网中有各种抗辐射VDMOS产品的数据手册，笔者将其中部分类型列举在表1．2中。从表格中可以看出，各类抗辐射VDMos产品总剂量可以达到100KRads(si)；而实际上IR公司能够提供总剂量达1000KRads(si)的产品。不过，这些产品的技术特点、难点等相关资料很难获得。2第一章绪论表1．2IR公司部分抗辐射产品此外，日本从1981年起研究微电子器件的抗辐射加固，主要从事硅MOS、硅双极及砷化稼技术的开发研究。韩国的三星公司，德国的SEMIKRON、Infineon公司，荷兰的Philips等公司也有少数对外提供抗辐

4、照vDMoS产品，但大多数的公司只(或只能够)提供地面工业用的产品。国内功率器件抗辐射技术的研究与国际领先水平尚有一定差距。虽然，理论研究上一直追踪国外研究成果，但是较为成熟的学术成果仍然少见。国内从事功率半导体器件辐射加固研究的单位主要有电子科技大学、中科院微电子所、兰州物理研究所等。其中，前两者主要从事VDMOS抗辐射的设计工作，后者主要进行VDMOS辐照性能测试的开发与研究。例如，中科院微电子所2008年报道了一种抗辐射MOSFET，该产品自主研制。与IR公司同类产品相比，试验结果表明抗总剂量水平也达到100KRads，抗单粒子辐射

5、能力也良好11UJ。1．2．2发展趋势功率器件vDMOS辐射加固是军用微电子技术争夺的焦点之一。对VDM0s器件辐射效应和损伤机理的研究是抗辐射加固技术的基础，所以功率器件总剂量电离辐射效应、单粒子效应的损伤机理仍然有待进一步的研究。同时，各种新型器件的抗辐射研究将会是未来抗辐射vDMOS研究的一个发展方向。CMos、soI、SiGe、111P等高速高性能新型器件的辐射效应和损伤机理的研究是基础研究的热点。为了保证战略级加固能力，美国等国家保留了相当数量的专用抗辐射加固设计、工艺和制造能力。同时，也在开发采用标准商用工艺线的加固设计技术(

6、RHBD)，这是快速发展的热点技术之一。建立一个完善的设计和验证体系是抗辐射加固设计的体制保障。在技术趋势方面，亚微米CMOS、soI、siGe微电子器件、电路、系统的加固设计和工艺技术是信号处理集成电路的重点发展方向。SOS、SiC、GaN、GaAs、IIlP，锑化物和非晶硅等非标准材料也是某些特定应用的重点发展技术。如果半导体发展趋势不发生变化，那么当IC特征尺寸向90聍脚及更小尺寸发展时，混合信号加固设计技术的重要性就会增加【111。设计加固可以使用商用工艺，与特征尺寸落后于商用工艺的专用工艺相比，能够在更小的芯片面积上提高lc速度

7、和优化IC性能。此外，设计加固能够帮助设计者扩大减小单粒子效应的可选技术范围。在未来20～30年长的时期内，加固设计方法学的未来并不十分清晰。最终数字元件将缩小到分子或原子的尺度。单个的质子、中子或粒子碰撞导致的后果可能不是退化，而是整个晶体管或子电路毁坏。除了引入新第一。章绪论的屏蔽或封装技术，一些复杂数字电路还需要具备一些动态的自修复和自重构功能。此外，提高产量和防止工作失效的力量或许会推动商用制造商在解决这些问题方面起到引领的作用。1．3VDMoS抗辐射技术标准和要求国际化标准组织和航天大国纷纷制定了一系列国际标准、国家标准和行业标

8、准，以指导本领域或本国家的航天研究活动。半个多世纪以来的航天实践活动表明，空间辐射环境及效应试验的评价标准已经在vDMOS抗辐射技术发展中发挥了重要的作用。关于空间辐射环境的标准，有Is0标准