[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件瞬態(tài)劑量率效應(yīng)激光模擬裝置及評估系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110255495.2
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113030688B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬英起;陳錢;韓建偉;朱翔;上官士鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心
• 主分類號: G01R31/265
• 分類號: G01R31/265
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 王穎

本發(fā)明公開一種半導(dǎo)體器件瞬態(tài)劑量率效應(yīng)激光模擬裝置及評估系統(tǒng)，包括：激光產(chǎn)生和控制模塊、光路模塊、檢測模塊、載物模塊和上位機(jī)；激光產(chǎn)生和控制模塊，用于產(chǎn)生脈沖激光，并對脈沖激光往光學(xué)模塊傳播進(jìn)行控制；光路模塊，用于調(diào)制激光產(chǎn)生和控制模塊輸入的脈沖激光，對激光光斑進(jìn)行調(diào)節(jié)控制和測量，對激光能量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制和測量，將調(diào)制后的脈沖激光輻照到半導(dǎo)體器件上；檢測模塊，用于對半導(dǎo)體器件進(jìn)行供電和功能測試以及輻照后的電學(xué)參數(shù)測量。采用本發(fā)明技術(shù)方案，可以提高激光模擬的準(zhǔn)確性，同時可以對激光模擬瞬態(tài)劑量率效應(yīng)進(jìn)行定量評估。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件輻射效應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件瞬態(tài)劑量率效應(yīng)激光模擬裝置及評估系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前國內(nèi)抗輻射器件加固研制過程基本上是“設(shè)計-仿真-模擬實(shí)驗(yàn)-優(yōu)化設(shè)計”的反復(fù)過程多次迭代，其中器件瞬態(tài)劑量率效應(yīng)加固研制主要依靠閃光加速器試驗(yàn)來完成測試，缺乏一種在器件研制過程中進(jìn)行快速定量評估的方法。由于閃光加速器試驗(yàn)測試開放時間相對較短、測試環(huán)境干擾因素相對多及總劑量累積效應(yīng)相對嚴(yán)重等因素，將影響集成電路瞬態(tài)劑量率效應(yīng)試驗(yàn)評估及效應(yīng)機(jī)理研究進(jìn)程，拖長研制周期，增大研制成本，導(dǎo)致器件及裝備研發(fā)成本高、不可控因素多、設(shè)計質(zhì)量難以保證。同時，系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件加固防護(hù)驗(yàn)證試驗(yàn)由于試驗(yàn)條件等的限制，導(dǎo)致抗核輻射設(shè)計無法有效考核，使設(shè)計者被迫采用過度加固方案，影響芯片本身的性能。在電子系統(tǒng)或器件的抗核輻射加固防護(hù)過程中，需針對系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵器件的劑量率響應(yīng)、失效閾值及抗輻射水平進(jìn)行快速測試與摸底評估。

脈沖激光是一種便捷、通用的試驗(yàn)?zāi)M手段，測試輻射效應(yīng)調(diào)節(jié)方便，調(diào)節(jié)精度高，測試范圍廣。技術(shù)上主要有以下顯著優(yōu)勢：

1、光束方便可調(diào)，更能精準(zhǔn)的測試得到器件發(fā)生位翻轉(zhuǎn)、邏輯錯誤、閂鎖、瞬態(tài)電壓電流脈沖等器件試驗(yàn)響應(yīng)特征，且具備很好的敏感區(qū)域定位優(yōu)勢，既可以定位具體靈敏單元，又可以進(jìn)行全芯片覆蓋的系統(tǒng)研究；

2、試驗(yàn)測試環(huán)境系統(tǒng)噪聲少，污染少，避免了大量的寄生電磁閃爍現(xiàn)象，使得在線測試獲取劑量率效應(yīng)特征更加方便可行，激光試驗(yàn)幾乎無干擾，非常適用于精確的集成電路劑量率效應(yīng)機(jī)理研究；無總劑量的累積效應(yīng)影響，便于提取瞬態(tài)劑量率單一效應(yīng)的電學(xué)試驗(yàn)特征信息，更利于研究瞬態(tài)劑量率效應(yīng)在集成電路中的產(chǎn)生機(jī)理；

3、激光脈沖重復(fù)頻率方便可調(diào)，使設(shè)計者在設(shè)計過程各個階段都能進(jìn)行核環(huán)境的抗輻照能力評估，可極大加快抗核加固集成電路研制過程，降低了設(shè)計風(fēng)險；試驗(yàn)設(shè)計成本低，試驗(yàn)時間短、效率高，可大量減少器件核輻射效應(yīng)試驗(yàn)對加速器試驗(yàn)機(jī)時的占用。

目前存在未采用激光光斑勻化處理會嚴(yán)重影響激光模擬的準(zhǔn)確性以及半導(dǎo)體器件瞬態(tài)劑量率效應(yīng)激光模擬缺少定量評估方法問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種半導(dǎo)體器件瞬態(tài)劑量率效應(yīng)激光模擬裝置及評估系統(tǒng)，提高激光模擬的準(zhǔn)確性，同時可以對激光模擬定量進(jìn)行定量評估。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種半導(dǎo)體器件瞬態(tài)劑量率效應(yīng)激光模擬裝置，包括：激光產(chǎn)生和控制模塊、光路模塊、檢測模塊、載物模塊和上位機(jī)；其中，

激光產(chǎn)生和控制模塊，用于產(chǎn)生脈沖激光，并對脈沖激光往光學(xué)模塊傳播進(jìn)行控制調(diào)節(jié)；

光路模塊，用于調(diào)制激光產(chǎn)生和控制模塊輸入的脈沖激光，對激光光斑的尺寸和能量分布進(jìn)行調(diào)節(jié)控制和測量，對激光能量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制和測量，將調(diào)制后的脈沖激光輻照到半導(dǎo)體器件上；

檢測模塊，用于對半導(dǎo)體器件進(jìn)行供電和功能測試以及輻照后的電學(xué)參數(shù)測量，同時檢測輻照產(chǎn)生的瞬態(tài)光電流；

載物模塊，用于固定半導(dǎo)體器件，并配合光路模塊進(jìn)行輻照位置調(diào)節(jié)；

上位機(jī)，用于綜合調(diào)節(jié)上述各模塊中，協(xié)助各模塊完成各自功能。