【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种半导体器件辐照仿真方法。
技术介绍
1、宽禁带半导体器件具有较大的禁带宽度、较高的临界击穿场强、较高熔点等特性，适合应用于高压大功率领域；具有较高的电子饱和速率，非常适合应用于高频领域；此外，其良好的高温性能减少了器件应用时附加散热系统的设计成本。上述这些优势使得宽禁带半导体器件在高温、高压、抗辐射等领域有巨大的应用。
2、宽禁带半导体器件作为关键器件应用于航天航空领域，器件的可靠性面临着来自复杂的辐照环境的巨大挑战。辐射对半导体器件的损伤形式多种多样，对于半导体器件来说，是基于带电载流子的有序运动以及各端电压的控制，辐射可改变器件中载流子浓度或者端电压。从辐照损伤结果划分，辐照损伤包括电离损伤和位移损伤。粒子入射进入靶材料，与靶材原子相互作用损失能量，一种是将入射粒子能量传递给核外电子，核外电子吸收能量跃迁至更高能级，使之电离或激发，这一过程称为电离损伤效应；另一种是入射粒子将能量传递给靶原子核，晶格原子获得比位移阈值大的能量，离开其原有位置，造成原子移位，因此被称为位移损伤。器件的辐照损伤程度由入射粒子的种类、能量、靶材料以及辐照损伤模式等因素决定。
3、目前为止，宽禁带半导体器件由于其优异的性能应用于很多卫星通信系统中，如若发生故障甚至失效，将会带来无法预估的损失，而太空中大量的辐照粒子则是导致器件失效的罪魁祸首。因此，深入器件的辐照损伤机制对提高航天器和卫星的可靠性具有重大意义。
4、进行空间辐照实验，使用空间飞行器搭载实验的成本太高，且周期长，不能大量进行重复的实验
技术实现思路
1、专利技术目的：针对上述现有技术，提出一种半导体器件位移损伤与电离总剂量协和效应仿真方法。
2、技术方案：一种半导体器件位移损伤与电离总剂量协和效应仿真方法，包括：
3、步骤1：根据待仿真半导体器件的设计和工艺参数，通过半导体器件二维建模工具对器件进行二维建模，得到器件的二维仿真模型，之后进行网格划分，生成网格化的器件结构，网格结构与器件的结构相匹配；
4、步骤2：进行tcad器件仿真，得出半导体器件的典型电学参数或曲线，再对比器件产品手册中的相应电学参数或曲线，优化校准步骤1所建立模型中器件的工艺参数，最终使电学仿真结果和器件产品手册相符；其中，所述典型电学参数或曲线包括转移特性曲线、输出特性曲线，所述工艺参数包括器件的衬底、漂移区、体区以及源区尺寸、浓度；
5、步骤3：根据步骤2中优化校准所得到的器件仿真模型，在基本电学模型仿真的基础上，通过定义辐照缺陷能级和缺陷密度来模拟位移损伤辐射效应，对半导体器件进行位移损伤效应仿真，并通过与原曲线对比得到位移损伤效应带来的电学特性变化；
6、步骤4：根据步骤3中所得到器件的位移损伤仿真模型，在此基础上通过定义器件氧化层陷阱电荷和界面态陷阱电荷，引入总剂量效应，对半导体器件进行位移损伤与总剂量效应协和的仿真，最后得到位移损伤与总剂量效应模型；
7、步骤5：根据步骤4获得半导体器件发生位移损伤与总剂量协和效应后的微观物理量的分布情况。
8、进一步的，所述步骤3中，采用辐射源仿真模型，所述辐射源仿真模中采用粒子损伤因子、材料的非电离能量损失和缺陷分布，所述缺陷的类型包括施主缺陷和受主缺陷。
9、进一步的，若所述半导体器件为宽禁带半导体，所述步骤4中，在模型中指定器件内绝缘层材料为宽禁带半导体，并指定辐照条件对设定的陷阱进行充电，以达到仿真辐照产生陷阱电荷的功能。
10、有益效果：针对半导体器件在新的辐射环境、新的应用场景下产生高注量和高剂量的质子辐射效应，传统的仿真技术，主要是进行位移损伤和电离总剂量的单独模拟仿真，存在着众多问题，而本专利技术运用半导体工艺和器件仿真软件tcad进行宽禁带半导体器件位移损伤与总剂量效应协和仿真。为了更加明确的对比协和仿真效果，本专利技术分别采用未加辐照情况下的电学模型仿真、只在位移损伤效应情况下的电学模型仿真和位移损伤与总剂量效应协和的电学模型仿真。
11、本方法基于tcad仿真平台建立器件协和仿真模型，利用仿真模型得到器件的电学特性曲线变化以及微观物理量的分布情况，实现对器件辐射效应协和的有效鉴别；该方法具有便捷、经济、高效的特点，为器件在航空航天领域中的抗辐照应用提供技术支持。
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1.一种半导体器件位移损伤与电离总剂量协和效应仿真方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的半导体器件位移损伤与电离总剂量协和效应仿真方法，其特征在于，所述步骤3中，采用辐射源仿真模型，所述辐射源仿真模中采用粒子损伤因子、材料的非电离能量损失和缺陷分布，所述缺陷的类型包括施主缺陷和受主缺陷。
3.根据权利要求1所述的半导体器件位移损伤与电离总剂量协和效应仿真方法，其特征在于，若所述半导体器件为宽禁带半导体，所述步骤4中，在模型中指定器件内绝缘层材料为宽禁带半导体，并指定辐照条件对设定的陷阱进行充电，以达到仿真辐照产生陷阱电荷的功能。
【技术特征摘要】
1.一种半导体器件位移损伤与电离总剂量协和效应仿真方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的半导体器件位移损伤与电离总剂量协和效应仿真方法，其特征在于，所述步骤3中，采用辐射源仿真模型，所述辐射源仿真模中采用粒子损伤因子、材料的非电离能量损失和缺陷分布，所述缺陷的类...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹荣幸，王玉才，薛玉雄，陆雨鑫，周炜翔，许灏炀，李红霞，韩丹，曾祥华，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：
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