[发明专利]一种测验器件抗质子单粒子效应能力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件试验技术领域，特别是航天用半导体器件抗质子单粒子效应能力检测技术。

背景技术

卫星系统使用大量半导体集电路，如微处理器（CPU）、数字信号处理器（DSP）、现场可编程逻辑阵列（FPGA）、存储器（Memory）、及门电路等，但应用在卫星上的半导体集成电路在空间将遭遇非常恶劣的环境，如辐射环境、热真空环境、微流星/空间碎片环境等。

空间辐射环境将会引起半导体集成电路电离损伤及（/或）原子位移损伤。原子位移损伤是高能质子入射半导体材料后原子移位，造成晶格缺陷，导致器件性能下降，移位损伤是累积效应，即累积到一定注量也会导致器件失效；电离损伤包括总剂量效应损伤和单粒子效应损伤。总剂量效应损伤主要是由空间的质子或电子入射半导体器件、在器件氧化层和界面态诱生电子-空穴对，导致器件电性能退化。单粒子效应是指单个高能粒子入射半导体器体导致器件存储单位的状态发生变化、或逻辑状态发生变化、或其它如功能中止等现象，单粒子效应包括单粒子翻转（SEU）、单粒子闩锁（SEL）等，单粒子效应是瞬态效应，即器件在空间发生单粒子的概率是随机的，单粒子效应主要由空间的重离子及高能质子引起的。

在地面开展电离损伤及（/或）原子位移损伤等空间环境效应试验来科学有效地评估卫星用器件抗辐射能力，是卫星选用元器件的关键环节，也是卫星高可靠的重要保障。

中国专利200910085542公开了一种卫星用器件抗辐射能力的评估方法及其系统，该方法通过对待测器件进行重离子单粒子效应试验获取实验数据，分析和和计算质子单粒子反转率，进而评估待测器件的抗辐射能力。

但是，这种方法仅分析和计算了单粒子翻转率获得的器件抗质子单粒子效应的能力不够精确灵敏。

发明内容

本发明是要解决的技术问题是提供一种测验器件抗质子单粒子效应能力的方法，它能够准确灵敏地检测出质子对被试器件的影响，获得器件抗质子单粒子效应的能力。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种测验器件抗质子单粒子效应能力的方法，该方法包括步骤：

S1准备待测验器件；

S2进行质子诱发的单粒子翻转检测SEU，获得器件位的翻转情况；

S3进行质子诱发的单粒子闩锁检测SEL，获得器件的电流和功耗；

S4根据所述翻转数据和器件的电流和功耗进行试验数据的处理分析，获得器件的抗质子单粒子效应能力。

所述的测验器件抗质子单粒子效应能力的方法，所述步骤S2进一步包括：

S21从最高质子能量开始确定最劣条件，所述最劣条件包括最小和最大电源电压、正入射、入射余角；

S22在最小和最大电源电压的情况下测量SEU截面；

S23在正入射和两个入射余角的情况下测量SEU截面；

S24通过对比非TID辐射器件与TID辐射器件（系统要求TID指标的80%）的SEU截面确定总剂量敏感性，如果所述总剂量敏感性为敏感，则复合器件获取单个截面曲线，如果所述总剂量敏感性为不敏感，则执行步骤S25；

S25按照质子能量从高到低的顺序，重复上述步骤S22-S24;

S26确定器件的截面曲线。

所述的测验器件抗质子单粒子效应能力的方法，所述步骤S3进一步包括：

S31质子能量大于400MeV，在最大偏置和温度及正入射下进行闩锁检测；

S32质子能量介于180MeV到400MeV，在最大偏置和温度及入射余角下进行闩锁检测；

S33质子能量小于180MeV到400MeV，在最大偏置和温度下使用重离子进行闩锁检测。

所述的测验器件抗质子单粒子效应能力的方法，所述步骤S4采用Bendel 2-参数方程计算器件的SEU截面，采用威布尔4-参数方程计算器件的饱和截面的相关性，所述Bendel 2-参数方程为

s=S[1-exp(-0.18Y^0.5)]⁴………………………（1）

其中：Y=(18/A)^0.5(E-A)

S表示质子限制截面，单位为proton·cm2/bit；

E表示质子能量，单位为MeV；

A表示质子反应产生的翻转的质子能量阈值，单位为MeV；

s表示SEU截面，单位为proton·cm2/bit。

所述威布尔4-参数方程为