[发明专利]一种单粒子辐照碳化硅功率MOSFETs安全边界性能退化的分析方法

权利要求书

1.一种单粒子辐照碳化硅功率MOSFETs安全边界性能退化的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、采用地面重离子或质子辐照碳化硅SiC型功率MOSFETs器件，在不同反向偏置电压下分别获得器件发生单粒子烧毁或栅穿效应的试验数据，即单粒子效应试验数据，单粒子效应试验数据包括器件电性能参数；

步骤二、将步骤一中的单粒子效应试验数据，以反向偏置电压为横坐标、器件电性能参数为纵坐标建立坐标系，并在坐标系中将反向偏置电压和对应的器件电性能参数在坐标系中描述出来；

步骤三、在步骤二的坐标系中标记出发生单粒子烧毁或栅穿效应时所对应的最小反向偏置电压及其电参数值对应的点，以及在未发生单粒子烧毁或栅穿效应时所对应的最大反向偏置电压及其电参数值对应的点；

步骤四、过步骤三中将所标记的点分别做与两坐标轴垂直的线，四条线相交形成九个区域，未发生单粒子烧毁或栅穿效应时所对应的最大反向偏置电压及其电参数值所的标记点与左下方的区域为电荷收集区；未发生单粒子烧毁或栅穿效应时所对应的最大反向偏置电压及其电参数值所的标记点与发生单粒子烧毁或栅穿效应时所对应的最小反向偏置电压及其电参数值的标记点之间的区域为电参数值增大区；发生单粒子烧毁或栅穿效应时所对应的最小反向偏置电压及其电参数值的标记点右上方的区域为器件击穿烧毁区；

基于电荷收集区、电参数值增大区和器件击穿烧毁区为分析基准，根据要求选择该器件的单粒子安全操作边界。

2.根据权利要求1所述的一种单粒子辐照碳化硅功率MOSFETs安全边界性能退化的分析方法，其特征在于，步骤一所述的器件电性能参数为漏电流或漏源间导通开启电阻；

如果器件电性能参数为漏电流，进行单粒子效应试验的过程中，当器件发生单粒子烧毁或栅穿时包括两个关键特征点：漏电流增加点和烧毁点；所述的漏电流增加点即漏电流突然增大对应的起点，烧毁点即漏电流突然增大超出电达到击穿漏电标准对应的点；

如果器件电性能参数为漏源间导通开启电阻，进行单粒子效应试验的过程中，当器件发生单粒子烧毁或栅穿时包括两个关键特征点：漏源间导通开启电阻增加点和烧毁点；所述的漏源间导通开启电阻增加点即漏源间导通开启电阻突然增大对应的起点，烧毁点即漏源间导通开启电阻突然增大超出电达到击穿漏电标准对应的点。

3.根据权利要求2所述的一种单粒子辐照碳化硅功率MOSFETs安全边界性能退化的分析方法，其特征在于，在步骤一中获得器件单粒子效应试验数据所进行单粒子效应试验时，反向偏置电压包括在器件两端施加的漏源反向偏置电压V_DSi和栅源反向偏置电压V_GSi；

如果调整漏源反向偏置电压V_DSi，漏源反向偏置电压V_DSi的步进值不大于10％的漏源击穿电压；

如果调整栅源反向偏置电压V_GSi，栅源反向偏置电压V_GSi步进值不大于5V。

4.根据权利要求2或3所述的一种单粒子辐照碳化硅功率MOSFETs安全边界性能退化的分析方法，其特征在于，步骤一进行单粒子效应试验时，如果器件电性能参数为漏电流，试验过程中在器件两端施加漏源反向偏置电压，并通过万用表与被测器件的漏源电路串联，实时显示漏源电路间的漏电流情况。

5.根据权利要求4所述的一种单粒子辐照碳化硅功率MOSFETs安全边界性能退化的分析方法，其特征在于，所述漏电流测量精度要求为nA级，当漏电流突然增大且超出电达到击穿漏电标准时，停止试验。

6.根据权利要求2或3所述的一种单粒子辐照碳化硅功率MOSFETs安全边界性能退化的分析方法，其特征在于，步骤一进行单粒子效应试验时，如果器件电性能参数为漏源间导通开启电阻；

在试验过程中需要在器件两端施加漏源反向偏置电压，并通过万用表与被测器件的漏源电路串联，实时显示漏源电路间的漏电流情况；当漏电流突然增大，且超出电达到击穿漏电标准时，停止试验。