[发明专利]一种器件单粒子效应薄弱点测绘甄别装置及方法

说明书

本发明提出一种器件单粒子效应薄弱点测绘甄别装置及方法，所述装置包括：上位机控制模块(11)、单粒子翻转检测组件(13)、被测器件承载器(14)、三维移动平台(15)、可控脉冲激光发射器(16)、CCD组件(17)和工控机组件(12)；所述上位机控制模块(11)，用于将设置的移动位置区间和测试模式参数发送至工控机组件(12)；还根据工控机组件(12)采集到的故障数据进行显示并绘图，获得被测器件发生单粒子效应时的敏感性与敏感区域；所述工控机组件(12)，用于根据接收设置的参数形成移动控制指令，发送至单粒子翻转检测组件(13)以及控制三维移动平台(15)；还将单粒子翻转状态数据和CCD图像上传至上位机控制模块(11)。本发明能够对待测器件发生单粒子效应时的物理位置和时间进行测绘甄别。

技术领域

本发明涉及航天技术及半导体技术领域，具体而言，涉及一种器件单粒子效应薄弱点测绘甄别装置及方法。

背景技术

单粒子效应(Single event effect)，是指高能带电粒子在器件的灵敏区内产生大量电荷的现象。当能量足够大的粒子射入集成电路时，由于电离效应，集成电路会产生数量极多的电子-空穴对，这些突发的多余电荷会引起半导体器件的故障，使器件存储位翻转或逻辑电平跳变导致单粒子翻转(single event upset)或单粒子功能中断(single eventfunction interrupt)，严重的可使CMOS器件产生大电流导致单粒子锁定(single eventlatch-up)，如不加防范，甚至使器件永久损伤。

航天器在空间中飞行时，会一直处在带电粒子构成的辐射环境中。空间辐射环境中的高能质子和重离子等都能导致航天器电子系统中的半导体器件发生单粒子效应，严重影响航天器的可靠性和寿命。为保证航天器电子系统的安全，电路设计师通常会选用针对航天应用的在工艺或结构设计上进行了抗辐射加固的器件，这些器件通过地面试验鉴定其抗辐照性能。目前公认的地面试验方法是采用重离子加速器产生的重离子束流辐照器件，以评估器件的抗辐照水平。但是由于重离子束流通量很大，且难以约束到器件的局部微小区域，因此该方法只能评估器件整体是否达到抗辐射指标，对于未达到抗辐照指标的器件不能确定其薄弱区域，不便于器件研制单位对器件进行有针对性的改进。此外重离子加速器机时有限，实验成本昂贵，不能在器件研制过程中经常性的开展实验，也会对器件研制进度产生影响。

脉冲激光辐照器件诱发器件故障是模拟单粒子效应的一种手段，虽然其诱发机理与重离子不完全一致，但是其同样能够较好的模拟单粒子效应现象。此外，脉冲激光具有触发时刻可控、移动平台具有0.1um移动精度等优点，使得基于脉冲激光的辐照试验可在时间和空间上实现对器件薄弱时刻和薄弱区域的精确定位，从而实现器件抗辐射指标评估、助推抗辐射器件研制进程。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的测试方法没有建立针对多种效应的联合测试以及针对模拟装置与被测器件间时间与空间动态同步的缺陷，从而提供一种能够对被测器件发生单粒子锁定(SEL)、单粒子瞬态(SET)及单粒子翻转(SEU)时的时间与空间动态检测装置与方法，以下文中英文缩写SEL表示所述单粒子锁定，SET表示单粒子瞬态，SEU表示单粒子翻转。

为实现上述目的，本发明提供了一种器件单粒子效应薄弱点测绘甄别装置，

所述装置包括：上位机控制模块11、单粒子翻转检测组件13、被测器件承载器14、三维移动平台15、可控脉冲激光发射器16、CCD组件17和工控机组件12；

所述上位机控制模块11，用于将设置的测绘单粒子效应薄弱点的移动位置区间和测试模式参数发送至工控机组件12；还根据工控机组件12采集到的故障数据进行显示并绘图，存储数据，获得被测器件发生单粒子效应时的敏感性与敏感区域；

所述工控机组件12，用于根据接收设置的参数形成移动控制指令，发送至单粒子翻转检测组件13以及控制三维移动平台15；还用于将单粒子翻转状态数据和CCD图像上传至上位机控制模块11；