当前,随着我国航天器事业的快速发展,航天用户对星用、船用电源系统中的功率MOS晶体管需求量逐年增加。在航天环境下长期使用的功率MOS晶体管需要承受空间辐射环境的影响,在宇宙空间环境中辐射来源主要包括:来自地球的范艾伦辐射带、来自银河系统及河外星系的宇宙射线、来自太阳的宇宙射线等。宇宙空间的射线中包含的粒子撞击到航天器后会引起航天中元器件的等离子体充放电效应、稳态总剂量效应、单粒子效应等,这些空间辐射效应对航天器的工作有着严重的危害。P沟道功率MOS晶体管在使用过程中(尤其是桥式电路)因为栅极驱动设计比使用N沟道器件的驱动更简单,所以被大量应用于单电源应用或桥式电路等场合;空间带电粒子造成的单粒子效应一旦发生,轻则造成功率器件的功耗增大、使用寿命减短,严重情况还可以造成器件的烧毁,进而引起航天器电源系统的剧烈振荡甚至于导致整机电力供应的中断或主电源的烧毁。本论文以空间应用环境下的功率MOS晶体管为研究对象,在深入分析现有的空间辐射加固理论的基础上,对-200V P沟道功率MOS晶体管的单粒子栅穿(SEGR)和单粒子烧毁(SEB)的加固设计与加工工艺实现进行了详尽的讨论和研究。主要内容包括如下3个方面:1.研究单粒子烧毁的加固办法,提出了一种可以有效降低P沟道功率MOS晶体管寄生三极管单粒子烧毁敏感度的源极结构。该结构通过减小寄生三极管的基极串联电阻和发射效率等措施,防止寄生三极管在重粒子注入器件后误开启,从而确保在器件承受耐压时空间单粒子不会使器件发生烧毁。2.研究单粒子栅穿(SEGR)的加固办法,提出了一种经过优化的复合材料的栅介质,即先在硅表面热氧化生长一层二氧化硅、再其上再淀积一层氮化硅;充分利用两种材料不同介电特性,不但确保了器件的阈值电压,而且提高了栅介质的绝缘强度,即确保器件的栅极在单粒子注入后栅极对功率MOS管仍然可控、保证器件功能有效。3.通过工艺流片、封装测试、筛选等,准备好5只样品在兰州近代物理所利用回旋加速器中的铋粒子进行单粒子摸底试验,通过对试验结果的分析,优化设计及工艺条件,最终产品的单粒子安全区达到了航天器件应用标准。