不同應力下碳化硅場效應晶體管器件總劑量效應及退火特性*

顧朝橋 郭紅霞 潘霄宇 雷志峰張鳳祁 張鴻 琚安安 柳奕天

1) (湘潭大學材料科學與工程學院, 湘潭 411105)

2) (西北核技術研究所, 西安 710024)

3) (工業和信息化部第五研究所, 電子元器件可靠性物理及其應用技術國家重點實驗室, 廣州 510610)

以碳化硅場效應晶體管器件作為研究對象, 對其開展了不同電壓、不同溫度下的鈷源輻照實驗以及輻照后的退火實驗.使用半導體參數分析儀測試了器件的直流參數, 研究了器件輻照敏感參數在輻照和退火過程中的變化規律, 分析了電壓、溫度對器件輻照退化產生影響的原因, 也探索了退火恢復的機理.結果表明: 輻照感生的氧化物陷阱電荷是造成碳化硅場效應晶體管器件電學參數退化的主要原因, 電壓和溫度條件會影響氧化物陷阱電荷的最終產額, 從而導致器件在不同電壓、不同溫度下輻照后的退化程度存在差異; 退火過程中由于氧化物陷阱電荷發生了隧穿退火, 導致器件電學性能得到了部分恢復.

1 引 言

航天器電源系統中的半導體器件會長期處于空間輻射環境中, 由于宇宙射線和各種帶電粒子的作用, 會使器件產生各種輻照效應, 導致器件的性能退化甚至失效, 降低器件工作的穩定性和可靠性.隨著航空航天領域的不斷進步, 要求航天器中功率半導體器件向著高頻、高耐壓、高可靠性、抗輻照等方向發展[1,2].而半導體器件的性能往往與半導體材料密切相關, 作為第三代寬禁帶半導體材料……