针对空间应用,开展SiC MOSFET单粒子效应试验研究。在加速器上用重离子辐照1200 V SiC MOSFET,离子线性能量传输(LET)在0.26~118 MeV·cm^(2)/mg之间,辐照中被试器件加50~600 V静态漏源偏置电压、栅源短接,实时测量电特性,进行辐照后栅应力(PIGS)测试。试验结果发现,50~100 V偏置电压下,离子引起瞬态电流,PIGS测试栅失效。分析认为离子引起栅氧化物潜在损伤,PIGS测试过程中,潜在损伤进一步退化导致栅失效。氧化物潜在损伤不仅与辐照偏置电压有关,还与入射离子LET和注量有关。PIGS测试需要的栅应力时间与潜在损伤程度有关,可超过300 s。并给出了电荷累积损伤模型。模型进行SiC MOSFET单粒子效应评估时,应考虑离子引起栅氧化物潜在损伤的影响,需根据轨道和任务周期确定试验离子注量,根据应用情况确定辐照偏置电压,并评估确定PIGS测试栅应力时间。
研究了重离子引起漏电退化损伤对1 200 V SiC MOSFET栅极可靠性的影响。结果表明,在Ta离子辐照下,V_(DS)在150 V至200 V时,器件漏电流由纳安增加至微安,通过微光显微镜(EMMI)发现损伤主要集中在器件的主结区。经过168 h的20 V栅压考核,漏电退化器件栅漏电由几微安升高至百微安,但最大跨导和转移特性均无明显变化。研究同时验证了在负栅压辐照条件下,器件栅极更易发生漏电。综上,本研究为SiC MOSFET辐照后栅极可靠性评估、抗辐照性能加固提出新的视角,对探讨天-地等效的重离子单粒子效应模拟实验方法具有一定参考意义。
