【器件论文】横向增强模式 β-Ga₂O₃ MOSFET 器件单事件烧毁模拟

        由哈尔滨工业大学的研究团队在学术期刊 IEEE Transactions on Device and Materials Reliability 发布了一篇名为Simulation of the Single Event Burnout in Lateral Enhancement mode β-Ga₂O₃ MOSFET Devices（横向增强模式 β-Ga₂O₃ MOSFET 器件单事件烧毁模拟）的文章。

摘要

        本研究通过技术计算机辅助设计（TCAD）仿真，探讨了β-氧化镓（β-Ga₂O₃）增强型（E-mode）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的单粒子烧毁（SEB）机制及抗扰化策略。首先，通过与相关文献进行对比验证了模拟结果的准确性，并证明在 SEB 模拟中纳入衬底结构的必要性。随后，瞬态分析揭示了四阶段 SEB 演变过程：(a) 外部场作用下重离子入射漂移产生的大量电子-空穴对(EHPs)被电极收集；(b) 在栅极边缘高电场及重离子诱导瞬态电流作用下，触发碰撞电离产生新 EHPs； (c) 均匀分布的空穴柱与辅助栅极耗尽沟道，导致瞬态电流衰减；(d) 衬底空穴离开栅下区域并通过复合减少，而沟道空穴在栅界面积累，提升栅极电位并维持导电沟道直至热烧毁发生。最终阶段的热烧毁被确认为其 SEB 的核心过程。基于此，团队提出源极连接的肖特基体接触（SC-SBC）结构以提取栅下过剩空穴，从而验证 SEB 机制并尝试器件硬化设计。仿真结果表明该方法能有效排空栅区积累空穴，抑制栅电位升高并防止 SEB 发生。同时验证了栅下空穴积累导致的栅电位上升，是横向 E-mode β-Ga₂O₃ MOSFET 中 SEB 现象的根本机制。

原文链接：

https://doi.org/10.1109/TDMR.2026.3658196