[发明专利]单粒子瞬态电流脉冲检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲收集及检测，尤其涉及一种检测单粒子瞬态脉冲电流波形的系统。

背景技术

具有一定能量的单个重离子或质子射入半导体器件或集成电路，致使半导体器件或集成电路性能退化或功能失效的现象统称为单粒子效应(single event effect，SEE)。SEE又可以细分为单粒子瞬变(single event transient，SET)效应、单粒子翻转(single event upset，SEU)效应、单粒子闩锁(single event latch-up，SEL)效应、单粒子扰动(single event disturb，SED)效应、单粒子功能中断(single event functional interrupt，SEFI)效应、单粒子栅穿(single event gate rupture，SEGR)效应和单粒子烧毁(single event burnout，SEB)效应等。

其中，单粒子瞬变(SET)效应是指由于单粒子辐射引起电路的信号发生瞬间的变化。它对星载计算机的核心部件——静态随机存储器(SRAM)等多种微电子器件构成了较大的影响和危害，而且在超深亚微米工艺下，集成电路的SET效应成为加固的薄弱环节。粒子入射产生的SET电流脉冲由设计、工艺、以及入射粒子能量分布决定和影响。它具有上升时间快，上升频率高达GHz量级，幅度在mA量级等特点。为适应微电子工业的发展方向和满足航天应用器件抗辐射加固技术的需要，开展SET机理研究具有重要的应用价值，而SET测试技术是开展SET实验研究的前提和方法，通过实验手段获取SET测试数据对整个SET测试技术具有重大意义。

国内外对此方面进行了很多研究，提出了一些SET脉冲模型，但是这些模型大多还有与工艺相关的量或参数，需要工艺相关确切参数数据。这些参数数据很难从工艺厂商获取，所以通过模型准确反映工艺的SET脉冲特性目前困难较大。而且，模型得到是一个确定的值，但在实际试验中，对于大小一致的电路，在任意给定的线性能量传输(Linear Energy Transfer，LET)值，SET脉冲的持续时间分布很广，从几百ps到几ns。所以不能仅仅基于模型的模拟，需要设计特定的测试系统以便通过实验获得工艺的实际的SET瞬态特性。

传统的SET电流脉冲的测试方法是利用逻辑电路来捕捉脉冲的宽度和幅度。这种方法是利用逻辑电路对SET电流脉冲的放大作用，逐级向下传递，当SET电流脉冲的幅度超过了电路的噪声容限，达到下级电路的翻转阈值，并且脉冲跨度足够宽，触发正常逻辑电路发生不正常翻转的时候，SET电流脉冲就被检测电路所捕获。但是这种方法有着很大的局限性，它不能真正意义上的捕获SET电流脉冲的原始形态，只能在一个范围内检测SET电流脉冲的宽度和幅度，而且它强烈依赖于逻辑电路的可靠性，不同的逻辑电路或者同一逻辑电路的不同单元都会有不同的驱动能力，这对SET瞬态电流脉冲的捕获是很不利的。

发明内容

针对之前电路不能捕获最原始的SET电流脉冲信号，难以精确获取SET电流脉冲信号的特点，本发明提供一种测量单粒子瞬态电流脉冲的系统，包括：

辐照装置，用于对器件的待测区域进行辐照；

示波器，用于捕获单粒子脉冲电流信号。

通过以上的系统，可以捕获初始单粒子瞬态电流脉冲波形，直观地测量单粒子电流脉冲的上升时间、脉冲宽度、脉冲幅度等参数。而且可以进一步通过单粒子瞬态电流脉冲的波形分析表征电路的节点状态，获取单粒子电流脉冲在具体电路中的宽度分布，得到电路抗单粒子辐射的加固依据。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是根据本发明的一种收集和测量单粒子瞬态电流脉冲的方法流程图；

图2是根据本发明的辐照过程详细流程图；

图3是根据本发明的一个实施例的系统的硬件电路框图；

图4是根据本发明的一个实施例的辐照电路示意图；

图5是根据本发明的一个实施例的信号传输电路示意图；

图6是根据本发明的一个实施例的微机控制系统与其他电路关系的示意图；

图7是根据本发明的一个实施例的软件辐照控制模块示意图；

图8是根据本发明的一个实施例的软件平台移动控制模块示意图；

图9是根据本发明的一个实施例的数据获取模块示意图；