[发明专利]半导体器件瞬态剂量率效应激光模拟装置及评估系统

说明书

本发明公开一种半导体器件瞬态剂量率效应激光模拟装置及评估系统，包括：激光产生和控制模块、光路模块、检测模块、载物模块和上位机；激光产生和控制模块，用于产生脉冲激光，并对脉冲激光往光学模块传播进行控制；光路模块，用于调制激光产生和控制模块输入的脉冲激光，对激光光斑进行调节控制和测量，对激光能量进行调节控制和测量，将调制后的脉冲激光辐照到半导体器件上；检测模块，用于对半导体器件进行供电和功能测试以及辐照后的电学参数测量。采用本发明技术方案，可以提高激光模拟的准确性，同时可以对激光模拟瞬态剂量率效应进行定量评估。

技术领域

本发明属于半导体器件辐射效应技术领域，尤其涉及一种半导体器件瞬态剂量率效应激光模拟装置及评估系统。

背景技术

目前国内抗辐射器件加固研制过程基本上是“设计-仿真-模拟实验-优化设计”的反复过程多次迭代，其中器件瞬态剂量率效应加固研制主要依靠闪光加速器试验来完成测试，缺乏一种在器件研制过程中进行快速定量评估的方法。由于闪光加速器试验测试开放时间相对较短、测试环境干扰因素相对多及总剂量累积效应相对严重等因素，将影响集成电路瞬态剂量率效应试验评估及效应机理研究进程，拖长研制周期，增大研制成本，导致器件及装备研发成本高、不可控因素多、设计质量难以保证。同时，系统中的关键器件加固防护验证试验由于试验条件等的限制，导致抗核辐射设计无法有效考核，使设计者被迫采用过度加固方案，影响芯片本身的性能。在电子系统或器件的抗核辐射加固防护过程中，需针对系统内的关键器件的剂量率响应、失效阈值及抗辐射水平进行快速测试与摸底评估。

脉冲激光是一种便捷、通用的试验模拟手段，测试辐射效应调节方便，调节精度高，测试范围广。技术上主要有以下显著优势：

1、光束方便可调，更能精准的测试得到器件发生位翻转、逻辑错误、闩锁、瞬态电压电流脉冲等器件试验响应特征，且具备很好的敏感区域定位优势，既可以定位具体灵敏单元，又可以进行全芯片覆盖的系统研究；

2、试验测试环境系统噪声少，污染少，避免了大量的寄生电磁闪烁现象，使得在线测试获取剂量率效应特征更加方便可行，激光试验几乎无干扰，非常适用于精确的集成电路剂量率效应机理研究；无总剂量的累积效应影响，便于提取瞬态剂量率单一效应的电学试验特征信息，更利于研究瞬态剂量率效应在集成电路中的产生机理；

3、激光脉冲重复频率方便可调，使设计者在设计过程各个阶段都能进行核环境的抗辐照能力评估，可极大加快抗核加固集成电路研制过程，降低了设计风险；试验设计成本低，试验时间短、效率高，可大量减少器件核辐射效应试验对加速器试验机时的占用。

目前存在未采用激光光斑匀化处理会严重影响激光模拟的准确性以及半导体器件瞬态剂量率效应激光模拟缺少定量评估方法问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种半导体器件瞬态剂量率效应激光模拟装置及评估系统，提高激光模拟的准确性，同时可以对激光模拟定量进行定量评估。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种半导体器件瞬态剂量率效应激光模拟装置，包括：激光产生和控制模块、光路模块、检测模块、载物模块和上位机；其中，

激光产生和控制模块，用于产生脉冲激光，并对脉冲激光往光学模块传播进行控制调节；

光路模块，用于调制激光产生和控制模块输入的脉冲激光，对激光光斑的尺寸和能量分布进行调节控制和测量，对激光能量进行调节控制和测量，将调制后的脉冲激光辐照到半导体器件上；

检测模块，用于对半导体器件进行供电和功能测试以及辐照后的电学参数测量，同时检测辐照产生的瞬态光电流；

载物模块，用于固定半导体器件，并配合光路模块进行辐照位置调节；

上位机，用于综合调节上述各模块中，协助各模块完成各自功能。