Experimental study of Single Event Burnout (SEB) hardening on power MOSFET

Abstract

250 V power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) to be used for the future artificial satellites which will be launched in 2002 is proceeding to be developed. To fix the design parameters of the power MOSFET, the irradiation test on several types of samples with a beam of Ni(25+) at 7.6 MeV/u (440.8 MeV) was performed, and the breakdown voltage data concerning with SEB (Single Event Burnout) and single event gate rupture were studied. First, the effect of cell geometry was compared. From the former study, it was found that the uniformity of electronic fields in the chip contributes to improve the SEB tolerance. As a result, the cell geometry was determined to be stripe pattern. Second, the effect of p-pitch size was compared. It was found that the p-pitch size had to reduce less than 10 micrometer on this samples. From the data of former irradiation test, the SEB threshold was 120 V on 16 micrometer p-pitch samples.

2002年打上げ予定の将来の人工衛星に使用する250VのパワーMOSFET(金属酸化物半導体電界効果トランジスタ)の開発が現在進行中である。パワーMOSFETの設計パラメータを決定するために、7.6MeV/u(440.8MeV)のNi(25+)ビームによるいくつかのタイプの試料についての照射試験を行い、SEB(単一事象バーンアウト)および単一事象ゲート破断に関連する降伏電圧データを調べた。始めに、セルの形状の影響を比較した。以前の研究で、チップにおける電子場の均一性はSEBの許容量を改善するのに寄与していることが分かった。その結果、セルの形状は縞模様がよいと決定した。つぎに、pピッチサイズの影響を比較した。pピッチサイズはこの試料の場合10マイクロメートル以下にしなければならないことが分かった。以前の照射試験のデータから、SEBのしきい値は16マイクロメートルのpピッチ試料について120Vであった。