[發(fā)明專利]用于射線輻照實驗的探針臺系統(tǒng)及實驗方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201511018687.2
• 申請日: 2015-12-30
• 公開（公告）號: CN105652174B
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 池雅慶;梁斌;孫永節(jié);郭陽;陳書明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01R31/28
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清

一種用于射線輻照實驗的探針臺系統(tǒng)及實驗方法，該系統(tǒng)包括：探針，固定在探針座上；探針臺，包括探針臺架和樣品托板，所述樣品托板上安裝有用來放置待測芯片的射線輻射屏蔽盒；在所述射線輻射屏蔽盒上與探針對著的側(cè)面壁上設(shè)有狹縫，所述探針的尖端通過狹縫進入射線輻射屏蔽盒接觸待測芯片的輸入輸出接口；所述顯微鏡和射線發(fā)生裝置，安裝在探針臺的探針臺架上，且所述顯微鏡和射線發(fā)生裝置在探針臺架上可移動。該方法是基于上述系統(tǒng)來實現(xiàn)的。本發(fā)明能夠減小輻射源發(fā)射的射線對除待測芯片之外其它含有集成電路部件的影響、從而延長整體的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及到半導(dǎo)體器件和集成電路等抗輻射測試的技術(shù)領(lǐng)域，特指一種用于射線輻照實驗的探針臺系統(tǒng)及實驗方法，尤其是適用于X、γ射線輻照實驗。

背景技術(shù)

太空中運行的航天器時刻處在宇宙射線的輻射中，長期的宇宙射線輻射會使航天器上的半導(dǎo)體器件和集成電路性能退化甚至失效，這稱為電離總劑量效應(yīng)。航天器的安全可靠運行依賴于這些半導(dǎo)體器件和集成電路的正常工作，這些半導(dǎo)體器件和集成電路受電離總劑量效應(yīng)影響會逐漸發(fā)生性能退化甚至失效，有可能對航天器造成致命的損害。因此，研究半導(dǎo)體器件和集成電路的電離總劑量效應(yīng)、尋找抗電離總劑量效應(yīng)的措施，對國家航天事業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。

為了掌握半導(dǎo)體器件和集成電路電離總劑量效應(yīng)的特征，評估半導(dǎo)體器件和集成電路抗電離總劑量效應(yīng)措施的效果，在地面上進行電離總劑量效應(yīng)的模擬實驗必不可少。主要的地面模擬實驗方法有γ射線輻照實驗方法和X射線輻照實驗方法。中國航天行業(yè)標準QJ 10004-2008 “宇航用半導(dǎo)體器件總劑量輻照實驗方法”規(guī)定了半導(dǎo)體器件和集成電路的γ射線輻照實驗方法，該方法采用能夠放射γ射線（伽馬射線）的鈷60元素作為輻照源在地面對半導(dǎo)體器件和集成電路進行輻照，測試半導(dǎo)體器件和集成電路在γ射線輻照前后性能的變化，對半導(dǎo)體器件和集成電路抗電離總劑量效應(yīng)的能力進行考核。美國軍用標準STD-ASTM F1467-99 “Standard Guide for Use of an X-Ray Tester (≈10keVPhotons) in Ionizing Radiation Effects Testing of Semiconductor Devices andMicrocircuits（半導(dǎo)體器件和微電路等效10keV X射線總劑量效應(yīng)實驗標準指南）”規(guī)定了半導(dǎo)體器件和集成電路的X射線輻照實驗方法，該方法采用X射線發(fā)生裝置產(chǎn)生等效10keV的X射線在地面對半導(dǎo)體器件和集成電路進行輻照，測試半導(dǎo)體器件和集成電路在X射線輻照前后功能性能的變化，對半導(dǎo)體器件和集成電路抗電離總劑量效應(yīng)的能力進行考核。

為保證功能和質(zhì)量，半導(dǎo)體器件和集成電路行業(yè)通常需要對半導(dǎo)體器件和集成電路（簡稱芯片）進行電性能測試，廣泛采用探針臺作為測試系統(tǒng)和微小的芯片之間的電連接通道。探針臺是連接芯片輸入輸出接口和測試系統(tǒng)的裝置，主要由探針臺架、樣品托板、探針座、電學(xué)探針、顯微鏡和控制系統(tǒng)等部件組成。探針臺架是探針臺的骨架結(jié)構(gòu)，用于保持探針與被測芯片輸入輸出接口電學(xué)連接的穩(wěn)固性；樣品托板固定被測芯片；探針是尖端極細的導(dǎo)電金屬針，多根探針分別固定在多個探針座中，各探針的尖端接觸被測芯片的各輸入輸出接口。探針座固定在探針臺架上，探針座的導(dǎo)線連接測試系統(tǒng)。探針臺的探針座和樣品托板的位置可以進行手動控制或由探針臺的控制系統(tǒng)進行自動控制，探針尖端的位置隨探針座位置的移動而移動，從而控制探針尖端與被測芯片輸入輸出接口的接觸。顯微鏡安裝在探針臺架上，用于觀察探針的尖端與被測芯片的輸入輸出接口的接觸情況。

現(xiàn)有的探針臺系統(tǒng)為了保護工作人員的安全，一般在探針測試平臺外面增加輻射防護暗箱。該系統(tǒng)對操作人員的輻射防護考慮周全，但是未對探針臺本身進行輻射防護。探針座、顯微鏡等部件可能含有半導(dǎo)體器件和集成電路，如自動定位探針座內(nèi)部步進電機的驅(qū)動電路、具有圖像采集功能的顯微鏡內(nèi)部的攝像頭，都包含半導(dǎo)體器件或集成電路芯片。這些芯片均位于輻射防護暗箱內(nèi)，長期的X射線或γ射線輻照會導(dǎo)致其性能快速退化甚至失效，使探針臺使用壽命縮短。

發(fā)明內(nèi)容