[发明专利]一种SOI器件的脉冲激光等效LET值计算方法

说明书

本发明涉及一种脉冲激光等效LET值计算方法，包括以下步骤：在去除SOI器件硅衬底之后，对SOI器件进行辐照扫描，得到SOI器件发生单粒子效应的入射激光能量；根据空气、埋氧层和硅的折射率、激光从空气到埋氧层的反射和透射系数、从埋氧层到空气的反射透射系数、从埋氧层到硅的反射和透射系数以及从硅到埋氧层的反射和透射系数，计算激光穿过SOI器件的埋氧层的能量透射率；根据到达灵敏区时的激光光斑半径和灵敏区的横向尺寸计算光斑影响参数；根据所述入射激光能量、能量透射率和光斑影响参数确定脉冲激光等效LET值。所述方法能够快速、低成本、更为准确地获得器件单粒子效应敏感度的关键指标LET值。

技术领域

本发明涉及空间辐射技术领域，特别是涉及一种SOI器件的脉冲激光等效LET值计算方法。

背景技术

单粒子效应是影响器件空间可靠性的最重要的电离辐射效应之一，严重威胁航天器在轨的安全可靠运行。器件抗单粒子效应特性的评估一般采用高能重离子加速器和质子加速器进行。但由于重离子、质子加速器等大型试验装置的运行和操作的实际问题，往往会导致单粒子效应评估试验的周期和成本大幅提高，甚至严重阻碍器件的正常研制和空间任务的顺利完成。相对与加速器大型试验装置而言，脉冲激光模拟器件单粒子效应试验手段具有精确的单粒子效应空间和时间分辨特性，能量连续可调，无放射性，无须抽真空，操作便捷，试验效率高，成本低等特点。因而脉冲激光作为有效的单粒子效应评估方式在国内外都得到了广泛的应用，已经成为单粒子效应特性评估和防护设计验证的有效手段。近年来，国内外都建立了脉冲激光模拟单粒子效应试验装置，形成了快速、成本低的器件单粒子效应敏感度评估能力。

LET(Linear Energy Transfer，线性能量转移)值是评价宇航电子器件单粒子效应敏感性的关键工程技术指标之一。由于脉冲激光、重离子诱发器件单粒子效应的物理机制不完全相同，而且在实际试验中，聚焦后的激光光斑尺寸受到激光波长、聚焦装置、光学衍射等限制，激光的电离径迹宽度比重离子的电离径迹宽度大得多。另外，随着器件集成度的提高，器件正面金属层越来越密集，脉冲激光正面入射辐照器件的试验技术受到很大限制，而脉冲激光背部辐照器件的试验技术得到广泛应用，但对于激光背部辐照器件的情况，器件的多层结构会显著影响激光能量的传输。这些使得准确计算脉冲激光能量诱发单粒子效应的对应等效LET值，成为制约脉冲激光模拟单粒子效应试验方法在工程实践中应用的主要技术问题。

SOI(Silicon on Insulator，绝缘体衬底上的硅)与传统体硅器件相比，在器件和衬底之间通过一层隐埋氧化层隔开，器件仅制造在表层很薄的硅膜中，如图1所示。图1中，101为源区，102为栅极，103为漏区，104为埋氧层，105为衬底。STI(Shallow TrenchIsolation)是SOI结构工艺中的浅沟槽隔离区。n指的是SOI结构中的n型掺杂区域。这种独特的结构使得SOI器件没有传统体硅MOS(Metal-Oxide-Semiconductor，金属-氧化物-半导体)器件的闩锁效应，有较好的抗辐照能力。但由于SOI器件的结构于传统体硅工艺器件的结构不同，现有相关的脉冲激光等效LET值计算方法是基于典型体硅工艺器件结构建立的，当应用于SOI器件时，准确性较低。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术准确性较低的问题，提供一种SOI器件的脉冲激光等效LET值计算方法。

一种SOI器件的脉冲激光等效LET值计算方法，包括以下步骤：

在去除SOI器件硅衬底之后，对SOI器件进行辐照扫描，得到SOI器件发生单粒子效应的入射激光能量；

根据空气、埋氧层和硅的折射率、激光从空气到埋氧层的反射和透射系数、从埋氧层到空气的反射透射系数、从埋氧层到硅的反射和透射系数以及从硅到埋氧层的反射和透射系数，计算激光穿过SOI器件的埋氧层的能量透射率；

根据到达灵敏区时的激光光斑半径和灵敏区的横向尺寸计算光斑影响参数；