[發明專利]一種倒封裝器件單粒子評估方法

有效

• 申請號: 202110277632.2
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113109645B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 焦強;芮二明;劉文寶;張偉;鄭宏超
• 申請（專利權）人: 中國航天標準化研究所
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 任林沖

1.一種倒封裝器件單粒子評估方法，其特征在于，包括下列步驟：

(1)樣品準備：一批產品的試驗樣品的數量應不少于3只，器件經測試合格，編號每一個器件，并按編號記錄數據；

(2)試驗裝置安裝調試：將試驗板、探測器固定在輻照支架上，保證試驗裝置與輻照支架移動的一致性，確保重離子加速器產生的入射離子輻照到被試器件的敏感區表面；

(3)選擇離子能量：根據所使用的重離子加速器和擬產生的重離子能量，選擇適合樣品的離子能量；

(4)確定有效LET值及射程：確定離子到達有源區時的有效LET和射程，如果到達有源區有效，LET值滿足試驗所要的LET值要求，則采用直接輻照方法開始輻照，否則按照一定原則，選擇如下輻照方法：

襯底減薄；正封裝替代；敏感區評估；局部裸露制樣；鍵合封裝制樣；單元庫推導；

(5)離子輻照：按試驗方案要求，選擇合適的離子，進行輻照；

(6)效應檢測：

(6.1)按試驗方案要求，進行離子輻照下的單粒子效應檢測，包括單粒子翻轉、單粒子功能中斷以及單粒子鎖定檢測；

(6.2)實時監測并記錄器件發生的單粒子事件數和入射離子注量、注量率、時間及器件的殼溫；

(7)計算垂直入射到器件表面每種LET離子的總注量Φ(i)_eff，繪制單粒子事件截面σ(i)與入射離子有效LET值的關系曲線；

步驟(5)中，離子選擇遵循的原則為：

(5.1)參照與被試器件結構、工藝最接近的器件的單粒子試驗數據，判斷被試器件的單粒子事件LET閾值范圍；

(5.2)根據預估的器件單粒子事件LET閾值確定離子種類和能量，如果要試驗獲得σ～LET曲線，以便進行單粒子事件率預估，則選用的離子種類和能量點數應具備5種以上不同的有效LET值；離子的有效LET應能覆蓋被試器件從剛開始出現單粒子事件到單粒子事件達到飽和截面所相應的LET范圍；

(5.3)選擇的離子經過正封裝層或倒封裝層后，在硅中達到有源區的射程；

(5.4)單粒子翻轉試驗時的注量率的選擇以每秒鐘內產生不大于4次錯誤為宜；

(5.5)若總注量達到107離子數/cm²未出現錯誤，則認為在該LET值下器件單粒子效應不敏感，增加入射離子有效LET值；

步驟(7)中，Φ(i)_eff＝Φ(i)×cosθ

式中：Φ(i)_eff為垂直入射到器件表面第i種LET離子的總注量，Φ(i)為第i種LET離子的注量，θ為離子的入射角，

每種LET下的單粒子事件截面σ(i)＝N(i)/Φ(i)_eff，式中：N(i)為器件的單粒子事件數。

2.根據權利要求1所述的一種倒封裝器件單粒子評估方法，其特征在于，步驟(6)的效應檢測中，

單粒子鎖定測試應在高溫100℃下進行，或者器件最高工作溫度下進行；

單粒子翻轉測試應在器件最低工作電壓下進行，單粒子鎖定應在器件最高工作電壓下進行。

3.根據權利要求1所述的一種倒封裝器件單粒子評估方法，其特征在于，所述步驟(4)襯底減薄選取原則如下：

如果計算的射程滿足襯底至有源區的距離，則不需要襯底減薄；

如果計算的射程不滿足襯底至有源區的距離，則倒裝焊樣品需要襯底減薄，其中減薄樣品的單粒子試驗要求如下：

為滿足單粒子試驗要求，芯片需要減薄至輻照離子達到有源區；

為滿足單粒子試驗要求，對減薄樣品采取抽樣方法評估減薄后的襯底厚度；

試驗樣品數量至少增加至原來的2倍，提高試驗準確性。

4.根據權利要求1所述的一種倒封裝器件單粒子評估方法，其特征在于，所述步驟(4)正封裝替代選取原則如下：

正封裝代替法適用于模數轉換器類型的器件考核單粒子閂鎖效應。

5.根據權利要求1所述的一種倒封裝器件單粒子評估方法，其特征在于，所述步驟(4)敏感區評估選取原則如下：

敏感區評估適用于存儲器類別的具有相同重復單元結構的倒裝焊器件。