[发明专利]改变重离子布拉格峰深度测试器件单粒子效应截面的方法

说明书

本发明公开了一种通过改变重离子布拉格峰深度测试器件单粒子效应截面的方法，包括：计算相同能损时每单位深度降能片材料在硅中的等效深度；依据一定的步长移去放置在器件前的降能片，使布拉格峰逐渐向器件灵敏区移动，LET值和单粒子效应截面达到最大值；依据步长设定继续移去降能片，基于重离子在硅中的LET值随穿透深度的变化曲线，读取器件灵敏区处相应的LET值；绘制在该重离子时的单粒子效应截面与LET值的关系曲线。该方法实现对倒封器件、背面减薄等新型器件单粒子效应截面的获取，弥补了低能重离子加速器能量低、射程不足带来的影响，并可通过试验准确获取器件单粒子效应阈值，为准确评价器件抗单粒子能力提供了一种有效的试验方法。

技术领域

本发明涉及一种改变重离子布拉格峰深度测试器件单粒子效应截面的方法,属于空间单粒子效应模拟试验技术及加固技术研究领域。

背景技术

空间辐射环境下，重离子、质子导致航天器电子系统中的半导体器件发生单粒子效应，严重影响航天器在轨可靠性。地面模拟单粒子效应最常用的手段是利用加速器产生的重离子辐照半导体器件，获取器件单粒子效应截面与LET值的关系曲线并进行拟合，提取单粒子效应阈值、饱和截面等重要参数，从而进行器件抗单粒子能力的评价。

地面重离子单粒子效应辐照装置中，回旋和同步加速器具有能量高、射程长的优点，但更换离子种类耗时，通常一次试验周期只能测试一个重离子LET值点的单粒子效应截面，难以获取器件单粒子效应阈值，准确评价器件抗单粒子能力。

重离子单粒子效应截面曲线的获取通常依赖于低能重离子加速器，实验中需选择5个以上重离子LET值点测试器件重离子单粒子效应截面，然后对数据进行威布尔拟合，提取相关参数。由于低能重离子加速器离子能量低，射程有限，因此试验时必须对器件进行开封处理，增大了器件的损伤概率，对一些数量少、价格高的抗辐照器件来说极大增加了成本。同时，由于离子射程有限，在器件灵敏区上方多层金属布线层的影响下，入射器件表面的离子LET值和到达器件灵敏区的LET值通常并不一致，还需在掌握多层金属布线层材料和厚度信息的基础上对灵敏区LET值进行计算，而这种信息通常难以获取，因此对测试结果的精度带来了较大影响。另一方面，随着器件集成度的提高，封装时采用了倒封工艺，这样难以从正面对器件开封测试，还有一些类型器件正面有大量金属线的阻挡，试验时离子难以从正面穿透进行效应测试。替代的方法是对器件从背面开封，然后对硅衬底进行减薄，在保证不破坏器件性能的前提下，通常将硅衬底减薄到厚度50微米左右开展单粒子效应试验。但由于低能重离子射程有限，特别是对于高LET值高原子序数的重离子，仅能刚刚达到在硅中30微米的射程要求，难以满足背面开封器件的单粒子效应试验需求。

申请号为201010624396.9，名称为“一种脉冲激光单粒子翻转截面的实验方法”的专利，给出了一种利用脉冲激光获取单粒子翻转截面的方法，申请号为200710177960.5，名称为“获取单粒子现象截面与重离子线性能量转移关系的方法”的专利，给出一种至少选择5种以上LET值重离子获取单粒子效应截面与重离子LET值关系的方法。这两个专利均未涉及利用单一种类高能重离子获取多个LET值的器件单粒子效应截面的方法。

因此，随着器件技术的发展，充分利用高能重离子加速器，针对倒封、未开封或背面减薄等器件有效获取器件单粒子效应截面，准确获取单粒子效应阈值，对于科学评价器件抗单粒子能力尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过改变重离子布拉格峰深度测试器件单粒子效应截面的方法，在单一离子种类和能量条件下，获取器件在多个LET值点的单粒子效应截面，实现对器件抗重离子单粒子能力的准确评价，弥补了现有技术的不足。

本发明的技术解决方案是提供一种改变重离子布拉格峰深度测试器件单粒子效应截面的方法，包括以下步骤：

步骤一：结合重离子在硅中的LET值随穿透深度的变化曲线与重离子穿过降能片后在硅中的LET值随穿透深度的变化曲线，计算相同能损时每单位厚度降能片在硅中的等效深度；