此前几篇研究抗辐照SiC MOSFET制备，以及SiC MOSFET终端结构设计，
抗辐照分裂栅SiC MOSFET制备
SiC超结MOSFET终端设计
今天这篇，2025年的文章，来自釜山大学，
主要内容，是研究质子辐照引发的总剂量（TID）效应对不同终端结构阻断特性的影响，
先介绍背景，
太空环境中，功率器件会持续暴露于伽马射线、质子等多种辐射中，导致器件电性能退化，影响长期可靠性，
其中一种退化机制是总剂量效应（Total Ionizing Dose effects，TID），该效应会在绝缘层中诱导产生固定正电荷，
而终端上方场氧化层中的固定正电荷，会显著影响SiC MOSFET电荷分布及阻断能力，
已有团队研究了质子辐射诱发TID效应对SiC MOSFET阻断特性的影响，但关于质子辐照对SiC MOSFET终端结构有何影响，几乎未见报道。
本文采用三种终端结构，场限环（FLR）、环辅助结终端（RA-JTE）以及浮空多区结终端（MFZ-JTE），以1.2kV SiC MOSFET器件为样品，
5MeV / 45 MeV质子辐照，研究不同辐照剂量条件下，不同终端结构的阻断特性，并通过仿真研究固定电荷引发的电场分布变化。
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三种终端结构如上，
（a）为RA-JTE，（b）为MFZ-JTE，（c）为FLR，
FLR是常规结构，不赘述，
RA-JTE和MFZ-JTE的区别在于，前者的JTE是一个连续的P区，后者的JTE是多个间断的P区，且后者浮空，
另外前者的JTE中包括多个P+环 ，
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三种终端结构的具体参数如上，
包括环宽、环间距、环数量、多区JTE间距……不赘述，
完成制备后，进行质子辐照，条件包括：
5MeV/1e14cm-2，45MeV/1e12cm-2，45MeV/1e13cm-2，45MeV/1e14cm-2，
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如上，5MeV/1e14cm-2质子辐照前后，三种器件的阻断曲线，
无论哪种，阻断特性都未出现显著变化，推测原因是封装中的环氧树脂模塑料层阻止质子穿透碳化硅区域，
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为验证推测，进行SRIM仿真，
结果显示，5MeV能量下，质子在环氧树脂模塑料层停止，
45MeV能量下，质子穿透整个碳化硅区域，后续辐照实验在45 MeV能量下进行。
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如上，45MeV/1e12cm-2质子辐照前后，三种器件的阻断曲线，
三种器件的BV变化极小，表明在此剂量下，TID效应可忽略不计。
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如上，45MeV/1e13cm-2质子辐照前后，三种器件的阻断曲线，
RA-JTE和MFZ-JTE的BV变化较小，FLR的BV从1008V增至1044V，变化3.6%，
为什么有此变化？
如果各位研究过场限环终端，应该知道，若环间距过窄，电场会集中在最外环，若环间距过宽，环间电势传递效率降低，导致主结附近电场过高。
质子辐照后，场氧中的固定正电荷会增大耗尽区曲率，这与加宽环间距的效果类似，
换言之，辐照后FLR结构BV升高，表明环间距设计值小于最优值。
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如上，45MeV/1e14cm-2质子辐照前后，三种器件的阻断曲线，
RA-JTE结构BV下降19V，变化率0.6%，相对稳定，
MFZ-JTE结构BV下降96V，原因是JTE环快速耗尽，场氧中的固定正电荷破坏了JTE与漂移区之间的电荷平衡，
FLR结构的BV变化最大，相较于辐照前增加了15.2%，
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45MeV，不同辐照剂量下，三种器件的BV变化情况如上，
RA-JTE结构最稳定。
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10kV下，考虑or不考虑场氧固定电荷，三种结构的电场仿真如上，
可以看到，RA-JTE因为重掺杂P+环的存在，有效缓解主结电场，在辐照下BV保持稳定，
而辐照实验后，MFZ-JTE的主结区域电场增大，因此BV有所降低。
对FLR结构，辐照前最外层场限环承受电场强度较大，
辐照后，场氧中产生固定正电荷，使其最外环的电场降低，于是BV有所提升。
概言之，RA-JTE是最稳定的终端结构，能最大限度减少TID效应引发的BV变化。
小结：
1、以1.2kV SiC MOSFET器件为样品，采用三种终端结构，场限环（FLR）、环辅助结终端（RA-JTE）以及浮空多区结终端（MFZ-JTE），
在45 MeV能量、不同辐照剂量条件下，对比不同终端结构的稳定性。
2、45MeV/1e14cm-2质子辐照前后，RA-JTE结构BV下降19V，变化率0.6%，最稳定，
MFZ-JTE结构BV下降96V，FLR结构的BV变化最大，相较于辐照前增加了15.2%。
3、RA-JTE因为重掺杂P+环的存在，有效缓解主结电场，在辐照下BV可保持稳定，
MFZ-JTE是因为辐照实验后，主结区域电场增大，因此BV有所降低，
FLR则是场氧产生固定正电荷，使其最外环的电场降低，于是BV明显提升。
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