[发明专利]一种裸芯片的脉冲激光单粒子试验装置及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种裸芯片的脉冲激光单粒子试验装置及试验方法，属于半导体器件抗空间单粒子效应能力检测技术领域。

背景技术

当半导体器件应用在空间环境中时，空间高能粒子会穿透半导体器件内部并在路径上产生电离，电路节点会吸收电离产生的电子和空穴从而导致错误，这种效应称为单粒子效应。在地面上验证半导体器件的抗单粒子效应能力主要依靠地面重离子加速器来模拟单粒子试验，但是重离子加速器资源有限，目前国内主要是中科院近代物理研究所和中国原子能科学研究院，而能够用于宇航元器件开展单粒子试验的机时远远不能满足需求。脉冲激光模拟单粒子效应以其能量调节简单、便于控制入射位置、无放射性、成本较低等诸多优势越来越多吸引人们的关注，作为一种地面模拟单粒子效应的有效方法在器件抗单粒子辐射加固、航天器用元器件筛选等方面发挥重要作用。

但是脉冲激光模拟单粒子效应也存在一定的局限，由于半导体器件芯片正面有金属层覆盖，脉冲激光无法穿透金属层，因此激光最好能够从芯片背面入射，避免金属层遮挡，使光束无衰减的入射到器件敏感区。而常规情况下，器件内部芯片基本为正面朝上，金属层的遮挡会严重影响试验效果，当金属线条密集时甚至无法开展试验，这一现状很大程度的限制了脉冲激光单粒子模拟试验方法的推广应用。

随着航天事业的快速发展，对高性能的宇航用元器件的需求越来越大，而抗辐照指标作为宇航用器件特有考核标准，开展地面辐照模拟试验，尤其单粒子效应模拟试验十分迫切。面对重离子加速器机时紧张的现状，利用脉冲激光模拟单粒子试验开展器件抗辐照能力评估、筛选是目前一种可选用的工程方法。而解决脉冲激光模拟试验开展过程中的局限则凸显的更为迫切和重要。

基于现有的脉冲激光试验条件开展单粒子效应模拟试验主要存在着以下两个不足：一是常规器件开帽后，芯片正面存在金属层，会遮挡激光入射，由于金属层的反射、散射，入射激光能量损失无法定量评估，从而增加试验结果的不确定度；二是目前只有少数倒装器件，器件开帽后可直接入射，但需提前测量器件衬底厚度，用于计算激光入射有效能量，对器件抗单粒子能力进行准确评估，但是该类器件相对较少，对脉冲激光模拟单粒子试验方法的工程化推广仍需要进行适用性试验样品制备。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种裸芯片的脉冲激光单粒子试验装置及试验方法。

本发明的技术解决方案是：

一种裸芯片的脉冲激光单粒子试验装置，该装置包括芯片安装板和试验板；

所述的芯片安装板用于固定待测芯片，芯片安装板中心镂空，待测芯片背面固定安装在芯片安装板的下表面，待测芯片背面与芯片安装板的下表面贴合；待测芯片背面朝上；

所述的芯片安装板固定安装在试验板上。

芯片安装板中心镂空的面积大于待测芯片金属布线区域；

芯片安装板的中心镂空区域四周根据待测芯片焊点排列设置焊盘，并有与焊盘电气连接的插针作为引出管脚，待测芯片焊点与焊盘间用键合丝进行顺序电气连接；

在键合丝的周围涂抹固封胶用于对键合丝进行保护，且使待测芯片正面裸露。

所述的试验板为中空的重离子单粒子试验板，用于重离子单粒子试验中，实时检测待测芯片功能的最小系统；该中空的试验板上的插座与芯片安装座上的插针是相匹配的；所述的芯片安装板上的插针插入试验板上的插座内。

一种裸芯片的脉冲激光单粒子试验方法，该方法的步骤包括：

(1)将待测芯片固定安装在所述的试验装置的芯片安装板的下表面，待测芯片背面朝上，待测芯片的管脚与芯片安装板上的焊盘间用键合丝进行顺序电气连接，在键合丝的周围涂抹固封胶；

(2)将芯片安装板与试验板进行连接；

(3)用脉冲激光从芯片安装板镂空处对芯片背面进行辐照，同时试验板实时测试芯片的功能，通过芯片工作电流和工作状态，判断芯片是否发生单粒子效应。

测试芯片的功能是指，当芯片为A/D转换芯片时，测试芯片采样模拟量，转为数字量的功能；当芯片为微处理器时，测试芯片运行指令集的功能；当芯片为存储器时，测试芯片读、写数据的功能；当芯片为CMOS图像传感器时，测试芯片成像功能；

所述的步骤(3)中，当判断芯片发生了单粒子效应时，采用脉冲激光试验系统上的视频监控物镜，视频监控物镜与激光出射物镜上下正对同轴，通过中空的试验板查找到芯片具体的单粒子效应敏感位置。

一种裸芯片的脉冲激光单粒子试验装置，该装置包括芯片安装板、封装转接和试验板；