[发明专利]用于射线辐照实验的探针台系统及实验方法

说明书

一种用于射线辐照实验的探针台系统及实验方法，该系统包括：探针，固定在探针座上；探针台，包括探针台架和样品托板，所述样品托板上安装有用来放置待测芯片的射线辐射屏蔽盒；在所述射线辐射屏蔽盒上与探针对着的侧面壁上设有狭缝，所述探针的尖端通过狭缝进入射线辐射屏蔽盒接触待测芯片的输入输出接口；所述显微镜和射线发生装置，安装在探针台的探针台架上，且所述显微镜和射线发生装置在探针台架上可移动。该方法是基于上述系统来实现的。本发明能够减小辐射源发射的射线对除待测芯片之外其它含有集成电路部件的影响、从而延长整体的使用寿命。

技术领域

本发明主要涉及到半导体器件和集成电路等抗辐射测试的技术领域，特指一种用于射线辐照实验的探针台系统及实验方法，尤其是适用于X、γ射线辐照实验。

背景技术

太空中运行的航天器时刻处在宇宙射线的辐射中，长期的宇宙射线辐射会使航天器上的半导体器件和集成电路性能退化甚至失效，这称为电离总剂量效应。航天器的安全可靠运行依赖于这些半导体器件和集成电路的正常工作，这些半导体器件和集成电路受电离总剂量效应影响会逐渐发生性能退化甚至失效，有可能对航天器造成致命的损害。因此，研究半导体器件和集成电路的电离总剂量效应、寻找抗电离总剂量效应的措施，对国家航天事业的发展具有十分重要的意义。

为了掌握半导体器件和集成电路电离总剂量效应的特征，评估半导体器件和集成电路抗电离总剂量效应措施的效果，在地面上进行电离总剂量效应的模拟实验必不可少。主要的地面模拟实验方法有γ射线辐照实验方法和X射线辐照实验方法。中国航天行业标准QJ 10004-2008 “宇航用半导体器件总剂量辐照实验方法”规定了半导体器件和集成电路的γ射线辐照实验方法，该方法采用能够放射γ射线（伽马射线）的钴60元素作为辐照源在地面对半导体器件和集成电路进行辐照，测试半导体器件和集成电路在γ射线辐照前后性能的变化，对半导体器件和集成电路抗电离总剂量效应的能力进行考核。美国军用标准STD-ASTM F1467-99 “Standard Guide for Use of an X-Ray Tester (≈10keVPhotons) in Ionizing Radiation Effects Testing of Semiconductor Devices andMicrocircuits（半导体器件和微电路等效10keV X射线总剂量效应实验标准指南）”规定了半导体器件和集成电路的X射线辐照实验方法，该方法采用X射线发生装置产生等效10keV的X射线在地面对半导体器件和集成电路进行辐照，测试半导体器件和集成电路在X射线辐照前后功能性能的变化，对半导体器件和集成电路抗电离总剂量效应的能力进行考核。

为保证功能和质量，半导体器件和集成电路行业通常需要对半导体器件和集成电路（简称芯片）进行电性能测试，广泛采用探针台作为测试系统和微小的芯片之间的电连接通道。探针台是连接芯片输入输出接口和测试系统的装置，主要由探针台架、样品托板、探针座、电学探针、显微镜和控制系统等部件组成。探针台架是探针台的骨架结构，用于保持探针与被测芯片输入输出接口电学连接的稳固性；样品托板固定被测芯片；探针是尖端极细的导电金属针，多根探针分别固定在多个探针座中，各探针的尖端接触被测芯片的各输入输出接口。探针座固定在探针台架上，探针座的导线连接测试系统。探针台的探针座和样品托板的位置可以进行手动控制或由探针台的控制系统进行自动控制，探针尖端的位置随探针座位置的移动而移动，从而控制探针尖端与被测芯片输入输出接口的接触。显微镜安装在探针台架上，用于观察探针的尖端与被测芯片的输入输出接口的接触情况。

现有的探针台系统为了保护工作人员的安全，一般在探针测试平台外面增加辐射防护暗箱。该系统对操作人员的辐射防护考虑周全，但是未对探针台本身进行辐射防护。探针座、显微镜等部件可能含有半导体器件和集成电路，如自动定位探针座内部步进电机的驱动电路、具有图像采集功能的显微镜内部的摄像头，都包含半导体器件或集成电路芯片。这些芯片均位于辐射防护暗箱内，长期的X射线或γ射线辐照会导致其性能快速退化甚至失效，使探针台使用寿命缩短。

发明内容