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Erschienen in: Journal of Computational Electronics 4/2018

11.08.2018

Updated structure of vertical double-diffused MOSFETs for irradiation hardening against single events

verfasst von: Zhaohuan Tang, Xingji Li, Kaizhou Tan, Chaoming Liu, Xinghua Fu

Erschienen in: Journal of Computational Electronics | Ausgabe 4/2018

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Abstract

The gate oxide layer and parasitic bipolar junction transistor are inherent elements of vertical double-diffused power metal–oxide–semiconductor field-effect transistors (MOSFETs). Single-event gate rupture (SEGR) and single-event burnout (SEB) may be triggered by penetration of energetic ions through sensitive regions of such MOSFET devices when used in space environments. Based on the recombination mechanism in a heavily doped P+ buried layer and the higher breakdown voltage when using a thick oxide layer, a new structure for power MOSFETs that are irradiation hardened against SEGR and SEB was developed in this work, based on three typical characteristics: an N+ buried layer, a P+ buried layer, and a thick oxide above the neck. The results reveal that the safe operation region of such an N-channel power MOSFET in a single-event irradiation environment is enhanced by 300 % for a linear energy transfer value of 98 MeV cm2/mg. Such structures could be widely used when designing single-event irradiation-hardened power MOSFETs.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Tang, Z., Fu, X., Yang, F., et al.: SEGR- and SEB-hardened structure with DSPSOI in power MOSFETs. J. Semicond. 38(12), 124006-1–124006-5 (2017) Tang, Z., Fu, X., Yang, F., et al.: SEGR- and SEB-hardened structure with DSPSOI in power MOSFETs. J. Semicond. 38(12), 124006-1–124006-5 (2017)
2.
Zurück zum Zitat Titus, J.L.: An updated perspective of singe event gate rupture and single event burnout in power MOSFETs. IEEE Trans. Nucl. Sci. 60(3), 1912–1928 (2013)CrossRef Titus, J.L.: An updated perspective of singe event gate rupture and single event burnout in power MOSFETs. IEEE Trans. Nucl. Sci. 60(3), 1912–1928 (2013)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Johnson, G.H., Galloway, K.F., Schrimpf, R.D., et al.: A physical interpretation for the single-event-gate-rupture cross-section of N-channel power MOSFETs. IEEE Trans. Nucl. Sci. 43(6), 2932–2937 (1996)CrossRef Johnson, G.H., Galloway, K.F., Schrimpf, R.D., et al.: A physical interpretation for the single-event-gate-rupture cross-section of N-channel power MOSFETs. IEEE Trans. Nucl. Sci. 43(6), 2932–2937 (1996)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Liu, S., Titus, J.L., Max, Z., et al.: Worst-case test conditions of SEGR for power DMOSFETs. IEEE Trans. Nucl. Sci. 57(1), 279–287 (2010)CrossRef Liu, S., Titus, J.L., Max, Z., et al.: Worst-case test conditions of SEGR for power DMOSFETs. IEEE Trans. Nucl. Sci. 57(1), 279–287 (2010)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Allenspach, M., Brews, J.R., Mouret, I., et al.: Evaluation of SEGR threshold in power MOSFETs. IEEE Trans. Nucl. Sci. 41(6), 2160–2166 (1994)CrossRef Allenspach, M., Brews, J.R., Mouret, I., et al.: Evaluation of SEGR threshold in power MOSFETs. IEEE Trans. Nucl. Sci. 41(6), 2160–2166 (1994)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Liu, S., Titus, J.L., Boden, M.: Effect of buffer layer on single event burnout of power DMOSFETs. IEEE Trans. Nucl. Sci. 54(6), 2554–2560 (2007)CrossRef Liu, S., Titus, J.L., Boden, M.: Effect of buffer layer on single event burnout of power DMOSFETs. IEEE Trans. Nucl. Sci. 54(6), 2554–2560 (2007)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Dunitru, S., Marc, H.V., Eric, K.: Pseudo self aligned radhard MOSFET and process of manufacture. US Patent 20,130,181,280 A1 (2013) Dunitru, S., Marc, H.V., Eric, K.: Pseudo self aligned radhard MOSFET and process of manufacture. US Patent 20,130,181,280 A1 (2013)
8.
Zurück zum Zitat Lu, J., Liu, H., Cai, X., et al.: Single-event burnout hardening of planar power MOSFET with partially widened trench source. J. Semicond. 39(3), 034003-1–034003-6 (2018)CrossRef Lu, J., Liu, H., Cai, X., et al.: Single-event burnout hardening of planar power MOSFET with partially widened trench source. J. Semicond. 39(3), 034003-1–034003-6 (2018)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Porzio, A., Velardi, F., Busatto, G., et al.: A 3-D simulation study about single event gate damage in medium voltage power MOSFET. In: 2008 European Conference on Radiation and Its Effects on Components and Systems (RADECS), pp. 209–212 (2008) Porzio, A., Velardi, F., Busatto, G., et al.: A 3-D simulation study about single event gate damage in medium voltage power MOSFET. In: 2008 European Conference on Radiation and Its Effects on Components and Systems (RADECS), pp. 209–212 (2008)
10.
Zurück zum Zitat ATHENA User Manual: Silvaco International. ATHENA User Manual, Santa Clara (2008) ATHENA User Manual: Silvaco International. ATHENA User Manual, Santa Clara (2008)
11.
Zurück zum Zitat ATLAS User Manual: Silvaco International. ATLAS User Manual, Santa Clara (2013) ATLAS User Manual: Silvaco International. ATLAS User Manual, Santa Clara (2013)
12.
Zurück zum Zitat Narayanan, M.R., Al-Nashash, H., Pal, D., et al.: Thermal model of MOSFET with SELBOX structure. J. Comput. Electron. 12(4), 803–811 (2013)CrossRef Narayanan, M.R., Al-Nashash, H., Pal, D., et al.: Thermal model of MOSFET with SELBOX structure. J. Comput. Electron. 12(4), 803–811 (2013)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Johnson, G.H., Schrimpf, R.D., Galloway, K.F.: Temperature dependence of single-event burnout in N-channel power MOSFETs. IEEE Trans. Nucl. Sci. 39(6), 1605–1612 (1992)CrossRef Johnson, G.H., Schrimpf, R.D., Galloway, K.F.: Temperature dependence of single-event burnout in N-channel power MOSFETs. IEEE Trans. Nucl. Sci. 39(6), 1605–1612 (1992)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Haran, A., Barak, J., Davide, D., et al.: Mapping of single event burnout in power MOSFETs. IEEE Trans. Nucl. Sci. 54(6), 2488–2494 (2007)CrossRef Haran, A., Barak, J., Davide, D., et al.: Mapping of single event burnout in power MOSFETs. IEEE Trans. Nucl. Sci. 54(6), 2488–2494 (2007)CrossRef
Metadaten
Titel
Updated structure of vertical double-diffused MOSFETs for irradiation hardening against single events
verfasst von
Zhaohuan Tang
Xingji Li
Kaizhou Tan
Chaoming Liu
Xinghua Fu
Publikationsdatum
11.08.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Computational Electronics / Ausgabe 4/2018
Print ISSN: 1569-8025
Elektronische ISSN: 1572-8137
DOI
https://doi.org/10.1007/s10825-018-1224-7

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