[发明专利]一种用加速器高能质子进行器件质子单粒子试验的方法

摘要

一种用加速器产生的高能质子进行器件单粒子翻转试验的方法，包括试验样品加工、单粒子试验板的要求，高能质子能量、注量率、注量的选择要求。随着集成度提高、特征尺寸减少，大规模电路的单粒子翻转趋向敏感，质子通过核反应或直接电离可引起单粒子翻转。在轨卫星发生了疑似质子单粒子翻转引起的电子系统故障。本方法为在地面开展器件质子单粒子翻转试验提供了方法。根据本方法，可以对卫星用关键器件的质子单粒子翻转敏感性进行评估，获得器件质子单粒子翻转敏感参数，为卫星抗辐射加固设计提供依据，对保证新一代卫星的可靠性有重要意义。

主权项

一种用加速器产生的高能质子进行器件质子单粒子翻转试验的方法，其特征在于步骤如下：（1）被试样品加工被试样品重离子单粒子翻转LET阈值低于15MeV.cm2/mg，辐照前，被试样品必需开帽，使芯片裸露，被试样品重离子单粒子翻转LET阈值大于15MeV.cm2/mg，辐照前，被试样品不开帽；（2）单粒子试验板开发被试样品放置在单粒子试验板上，若单粒子试验板上需要放置重离子单粒子翻转LET阈值低于15MeV.cm2/mg的器件，其与被试样品的距离应大于5cm；（3）质子能量种类选择选择不少于5种能量的质子进行试验；（4）质子能量选择对于重离子单粒子翻转LET阈值<1MeV.cm2/mg的被试样品，应根据被试样品芯片表明的钝化层厚度和金属化层厚度，采用软件TRIM计算,计算质子到达芯片敏感区后的能量，要求有一种能量的质子达到芯片敏感区的能量在0.7MeV左右，对于重离子单粒子翻转LET阈值>1MeV.cm2/mg的被试样品，选择至少5种能量的质子进行试验，使得获得的最大翻转截面与最小翻转截面相差至少1个数量级以上，选择的质子能量范围覆盖5~190MeV；（5）质子注量率选择根据被试样品的单粒子翻转发生频度选择合适的注量率，以便实现检测系统对发生的单粒子翻转有充足的检测并完成数据处理的时间，要求：t1>10×t2其中，t1为器件发生两次单粒子翻转的时间间隔，t2为检测系统完成1次单粒子翻转检测和数据处理及数据记录所需的时间；（6）质子注量选择根据被试样品的单粒子翻转发生数和抗总剂量能力选择累积注量，质子的累积注量选择应满足以下三点之一：a. 发生的单粒子翻转数不少于100个，或质子累积注量达到1012质子/cm2，b. 器件受到的累积注量不超过器件的抗总剂量能力；c. 假若器件受的累积注量超过器件的抗总剂量能力，但未达到a的要求，则应更换新的样品，接着进行辐照；（7）质子单粒子试验对安装在单粒子试验板上的被试样品，采用选定能量的质子进行辐照，记录每个能量下检测到的单粒子翻转数。