CN111948473B - 一种星载电子元器件的辐照特性的评价方法及评价系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于空间宇航应用的电子元器件的辐照特性检测技术领域,具体涉及一种星载电子元器件的辐照特性的评价方法,该方法包括:获取待评价电子元器件的制造工艺信息,获取待评价电子元器件的工艺结构参数,确定待评价电子元器件的耐辐照数据;采用不同信号源,对待评价电子元器件进行辐照特性测试,得到待评价电子元器件的耐辐照能力;根据待评价电子元器件的耐辐照数据和耐辐照能力,对待评价电子元器件的辐照特性评价。
Description
技术领域
本发明属于空间宇航应用的电子元器件的辐照特性检测技术领域,具体地说,涉及一种星载电子元器件的辐照特性的评价方法及评价系统。
背景技术
电子元器件在空间宇航应用中必然遇到地面应用没有的空间辐照环境并产生空间辐照效应;其中,空间辐照效应包括:累积效应(总剂量:Total Ionizing Dose,TID和位移损伤:Displacement Damage Dose,DDD)和瞬态效应(单粒子锁定:Single EventLatchup,SEL、单粒子翻转:Single Event Upset,SEU、单粒子瞬态:Single EventTransient,SET、单粒子功能中断:Single Event Functional Interrupt,SEFI、单粒子栅穿:Single Event Gate Rupture,SEGR、单粒子烧毁:Single Event Burnout,SEB等),空间辐照效应会降低电子元器件的性能或直接导致失效,因此,只有根据电子元器件的辐照特性并制定防护措施,才能保证其在空间宇航应用的可靠性。
目前,对电子元器件辐照特性的获取是直接通过辐照试验完成的,具体方法如下:
利用γ射线,以及将加速器产生的质子、中子和高能带电粒子等粒子,直接照射在电子元器件上并产生辐照相应。但是,由于加速器的数量有限,且无法全年运行,因此,加速器辐照试验成本较高,辐照试验的预约时间以年计算,工作效率低,无法跟上电子元器件的发展速度,无法对宇航任务中所有电子元器件进行辐照试验,以及无法满足任务研制进度,造成目前无法对空间宇航用全部电子元器件辐照特性进行评价的问题,尤其不能满足商业航天用电子元器件的辐照特性评价需求。
电子元器件辐照特性是由其制造工艺所决定的,且相同制造工艺的不同类型器件辐照特性接近。因此获取被评价元器件的制造工艺,和已知辐照特性的元器件进行制造工艺对比,并通过半导体物理模型进行修正,然后通过模拟脉冲注入获取其辐照效果表现,就可以获取被评价元器件的辐照特性。这种元器件辐照特性评价技术不需要进行加速器试验,同时不需要单独抽样,具有实施方便、覆盖全、快速和低成本的特点,为现有空间宇航用元器件辐照特性评价困难的现状提供了新的解决方案。
发明内容
为解决现有辐照试验存在上述缺陷,本发明提出了一种星载电子元器件的辐照特性的评价方法,该方法包括:
获取待评价电子元器件的制造工艺信息,获取待评价电子元器件的工艺结构参数,确定待评价电子元器件的耐辐照数据;
采用不同信号源,对待评价电子元器件进行辐照特性测试,得到待评价电子元器件的耐辐照能力;
根据待评价电子元器件的耐辐照数据和耐辐照能力,对待评价电子元器件的辐照特性评价。
作为上述技术方案的改进之一,所述获取待评价电子元器件的制造工艺信息,具体为:
采用大数据查询方式,在现有的数据库中查询并获取待评价的电子元器件的制造工艺信息,所述制造工艺信息包括:生产厂、质量等级、制造地址、制造工艺参数、同类型的电子元器件辐照特性及其使用经历;
所述制造工艺参数包括:内部芯片的制造线程,基底材料,CMOS工艺、双极工艺或BiCMOS工艺。
作为上述技术方案的改进之一,所述获取待评价电子元器件的工艺结构参数,具体为:
对待评价电子元器件进行开封处理,暴露其内部芯片;查看待评价电子元器件的内部芯片外观,对内部芯片进行去金属层处理、截面切割、扫描电镜SEM照相和电阻耐压测试处理,获取评价电子元器件的内部芯片工艺结构信息;
其中,该内部芯片工艺结构信息包括:芯片版图、芯片的制造材料和芯片的扩展电阻;其中,芯片版图包括:芯片顶层平面版图、芯片本底平面版图和芯片截面版图;
根据得到的芯片本底平面版图和芯片截面版图,确定芯片的外延层厚度、横向结或纵向结、同质结或异质结、氧化区、隔离阱、隔离环和阱源结构;
将上述参数作为待评价电子元器件的工艺结构参数,则待评价电子元器件的工艺结构参数包括:内部芯片工艺结构信息、芯片的外延层厚度、横向结或纵向结、同质结或异质结、氧化区、隔离阱、隔离环和阱源结构。
作为上述技术方案的改进之一,所述确定待评价电子元器件的耐辐照数据;具体为:
遍历现有的数据库,查询并获取与该待评价电子元器件相同类型和相同制造工艺信息、工艺结构参数的同种电子元器件,查询同种电子元器件中的每个电子元器件的制造工艺信息、工艺结构参数和耐辐照数据,将同种电子元器件中的每个电子元器件的制造工艺信息和工艺结构参数,与该待评价电子元器件的制造工艺信息和工艺结构参数进行对比,找到同种电子元器件中的某个电子元器件的制造工艺信息和工艺结构参数,与该待评价电子元器件的制造工艺信息、工艺结构参数相同或最接近的;
根据相同或相近的制造工艺信息、工艺结构参数的电子元器件具有相同或相近的耐辐照能力的原理,将同种电子元器件中的某个电子元器件的耐辐照数据,作为最初的耐辐照数据,并通过场效应三极管和双极三级管的半导体物理模型,对最初的耐辐照数据进行修正,得到修正后的耐辐照数据,并将其作为待评价电子元器件的耐辐照数据。
作为上述技术方案的改进之一,所述采用不同信号源,对待评价电子元器件进行辐照特性测试,得到待评价电子元器件的耐辐照能力;具体为:
将90Sr-90Y或电子枪产生的电子作为电子源,并将其入射到待评价电子元器件,产生等效辐照效应,利用分立器件和集成电路测试仪,对待评价电子元器件的电性能进行测试,得到待评价电子元器件的电性能指标与电子注入量对应关系,根据该对应关系,将其与电子元器件手册中规定的电性能指标进行比对和作差,得到电性能指标的累积辐照效应偏差值,由此得到待评价电子元器件的耐总剂量累积辐照效应能力;
将模拟电脉冲或光脉冲入射到待评价电子元器件,产生等效辐照效应,利用分立器件和集成电路测试仪,对待评价电子元器件的电性能指标进行测试,得到待评价电子元器件的电性能指标与电脉冲注入量对应关系,根据该对应关系,将其与电子元器件手册中规定的电性能指标进行比对和作差,得到电性能指标的瞬态辐照效应偏差值,由此得到待评价电子元器件的耐瞬态辐照效应能力;
或者得到待评价电子元器件的电性能指标与光脉冲注入量对应关系,根据该对应关系,将其与电子元器件手册中规定的电性能指标进行比对和作差,得到电性能指标的瞬态辐照效应偏差值,由此得到待评价电子元器件的耐瞬态辐照效应能力;
将电性能指标的累积辐照效应偏差值和电性能指标的瞬态辐照效应偏差值,作为待评价电子元器件的耐辐照能力。
作为上述技术方案的改进之一,所述根据得到的待评价电子元器件的耐辐照数据和耐辐照能力,评价待评价电子元器件的辐照特性;具体为:
判断得到的待评价电子元器件的耐辐照数据,是否在型号任务允许装机所规定的耐辐照数据范围内,
同时,将得到的待评价电子元器件的电性能指标的累积辐照效应偏差值与型号任务允许的最大性能偏差值相比,
将得到的待评价电子元器件的电性能指标的瞬态辐照效应偏差值与型号任务允许的最大性能偏差值相比,
根据判断结果和比较结果,评价待评价电子元器件的辐照特性;
如果得到的待评价电子元器件的耐辐照数据,在型号任务允许装机所规定的耐辐照数据范围内,
且得到的待评价电子元器件的电性能指标的累积辐照效应偏差值小于或等于型号任务允许的最大性能偏差值,
且得到的待评价电子元器件的电性能指标的瞬态辐照效应偏差值小于或等于型号任务允许的最大性能偏差值;
则待评价电子元器件的辐照性能高,待评价电子元器件的辐照性能满足型号任务对电子元器件的辐照特性的要求,允许装机并执行任务;
如果得到的待评价电子元器件的耐辐照数据,不在型号任务允许装机所规定的耐辐照数据范围内,
且得到的待评价电子元器件的电性能指标的累积辐照效应偏差值大于型号任务允许的最大性能偏差值,
且得到的待评价电子元器件的电性能指标的瞬态辐照效应偏差值大于型号任务允许的最大性能偏差值;
则待评价电子元器件的辐照性能低,待评价电子元器件的辐照性能不满足型号任务对电子元器件的辐照特性的要求,无法装机并执行任务。
作为上述技术方案的改进之一,所述方法还包括:根据得到的待评价电子元器件的电性能指标的累积辐照效应偏差值和得到的待评价电子元器件的电性能指标的耐瞬态辐照效应偏差值,利用已有的半导体物理模型和数理统计模型,分别得到电性能指标的累积辐照效应偏差值随辐照剂量变化的趋势和电性能指标的瞬态辐照效应偏差值随辐照能量变化的趋势,并依据上述两个趋势,在超出地面模拟辐照试验条件能力的情况下,预测待评价电子元器件的耐辐照能力,进而预测待评价电子元器件的辐照特性。
本发明还提供了一种星载电子元器件的辐照特性的评价系统,该系统包括:
耐辐照数据获取模块,用于获取待评价电子元器件的制造工艺信息,获取待评价电子元器件的工艺结构参数,确定待评价电子元器件的耐辐照数据;
耐辐照能力获取模块,用于采用不同信号源,对待评价电子元器件进行辐照特性测试,得到待评价电子元器件的耐辐照能力;和
评价模块,用于根据待评价电子元器件的耐辐照数据和耐辐照能力,对待评价电子元器件的辐照特性评价。
作为上述技术方案的改进之一,该系统还包括:预测模块,用于根据得到的待评价电子元器件的电性能指标的累积辐照效应偏差值和得到的待评价电子元器件的电性能指标的耐瞬态辐照效应偏差值,利用已有的半导体物理模型和数理统计模型,分别得到电性能指标的累积辐照效应偏差值随辐照剂量变化的趋势和电性能指标的瞬态辐照效应偏差值随辐照能量变化的趋势,并依据上述两个趋势,在超出地面模拟辐照试验条件能力的情况下,预测待评价电子元器件的耐辐照能力,进而预测待评价电子元器件的辐照特性。
本发明与现有技术相比的有益效果是:
1、本发明的方法易于方便实施,相比于现有的γ射线源和加速器需要专用的辐照屏蔽场地,辐射源受国家严控而言,本发明的方法仅需要普通的实验室环境,即可实施;
2、本发明得到方法能够实现快速评价,相比于现有的国内加速器资源有限需排队预约试验机时,通常需要1年时间而言,本发明的方法在实验室里可以随时开展测试,并可在1周内完成,效率大大提高,适应性更强;
3、本发明的方法成本低,相比于现有的加速器造价、运行和维护昂贵切不能全年运行,且单次试验成本较高而言,本发明的方法具有低成本的特点;
4、本发明的方法覆盖全面,相比于现有的加速器试验昂贵且机时排队时间长,受任务进度和经费的限制不能对所有元器件开展辐照试验而言,本发明的方法可以在满足任务进度和经费的条件下,实现对每一个电子元器件的辐照特性评价。
附图说明
图1是本发明的一种星载电子元器件的辐照特性的评价方法的流程图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步的描述。
本发明提供了一种星载电子元器件的辐照特性的评价方法,为克服现有技术中的通过加速器进行辐照试验存在的成本高、排队时间长、工作效率低和需单独抽样而导致目前空间宇航用电子元器件的辐照特性评价困难的问题,提出了一种基于制造工艺、半导体物理模型、特性测试和大数据的电子元器件辐照特性的评价方法,该方法对电子元器件的辐照特性评价,不需要进行γ射线源和加速器试验,同时不需要单独抽样,具有实施方便、覆盖全、快速和低成本的特点。
如图1所示,该方法包括:
步骤1)获取待评价电子元器件的制造工艺信息;
具体地,采用大数据查询方式,在现有的数据库中查询并获取待评价的电子元器件的制造工艺信息,所述制造工艺信息包括:生产厂、质量等级、制造地址、制造工艺参数、同类型的电子元器件辐照特性及其使用经历;
所述制造工艺参数包括:内部芯片的制造线程,基底材料,CMOS工艺、双极工艺或BiCMOS工艺。
步骤2)获取待评价电子元器件的工艺结构参数;
具体地,对待评价电子元器件进行开封处理,暴露其内部芯片;查看待评价电子元器件的内部芯片外观,对内部芯片进行去金属层处理、截面切割、扫描电镜SEM照相和电阻耐压测试处理,获取评价电子元器件的内部芯片工艺结构信息;
其中,该内部芯片工艺结构信息包括:芯片版图、芯片的制造材料和芯片的扩展电阻;其中,芯片版图包括:芯片顶层平面版图、芯片本底平面版图和芯片截面版图;
其中,对待评价电子元器件进行开封处理,获取芯片顶层平面版图;
对待评价电子元器件的内部芯片进行去金属层处理,获得芯片本底平面版图;
对待评价电子元器件的内部芯片进行不同区域的截面切割,并对切割后的不同截面进行扫描电镜SEM照相和能谱分析,获得芯片截面版图和芯片的制造材料;
对待评价电子元器件的内部芯片进行电阻耐压测试处理,获得芯片的扩展电阻;
根据得到的芯片本底平面版图和芯片截面版图,确定芯片的外延层厚度、横向结或纵向结、同质结或异质结、氧化区、隔离阱、隔离环和阱源结构;
将上述参数作为待评价电子元器件的工艺结构参数,则待评价电子元器件的工艺结构参数包括:内部芯片工艺结构信息、芯片的外延层厚度、横向结或纵向结、同质结或异质结、氧化区、隔离阱、隔离环和阱源结构。
步骤3)根据得到的待评价电子元器件的制造工艺信息和工艺结构参数,并利用对比查询和半导体物理模型,确定待评价电子元器件的耐辐照数据;
具体地,遍历现有的数据库,查询并获取与该待评价电子元器件相同类型和相同制造工艺信息、工艺结构参数的同种电子元器件,查询同种电子元器件中的每个电子元器件的制造工艺信息、工艺结构参数和耐辐照数据,将同种电子元器件中的每个电子元器件的制造工艺信息和工艺结构参数,与该待评价电子元器件的制造工艺信息和工艺结构参数进行对比,找到同种电子元器件中的某个电子元器件的制造工艺信息和工艺结构参数,与该待评价电子元器件的制造工艺信息、工艺结构参数相同或最接近的;
根据相同或相近的制造工艺信息、工艺结构参数的电子元器件具有相同或相近的耐辐照能力的原理,将同种电子元器件中的某个电子元器件的耐辐照数据,作为最初的耐辐照数据,并通过场效应三极管和双极三级管的半导体物理模型,对最初的耐辐照数据进行修正,得到修正后的耐辐照数据,并将其作为待评价电子元器件的耐辐照数据。
步骤4)采用不同信号源,对待评价电子元器件进行辐照特性测试,得到待评价电子元器件的耐辐照能力;
具体地,将90Sr-90Y或电子枪产生的电子作为电子源,并将其入射到待评价电子元器件,产生等效辐照效应,利用分立器件和集成电路测试仪,对待评价电子元器件的电性能进行测试,得到待评价电子元器件的电性能指标与电子注入量对应关系,根据该对应关系,将其与电子元器件手册中规定的电性能指标进行比对和作差,得到电性能指标的累积辐照效应偏差值,由此得到待评价电子元器件的耐总剂量累积辐照效应能力;
将模拟电脉冲或光脉冲入射到待评价电子元器件,产生等效辐照效应,利用分立器件和集成电路测试仪,对待评价电子元器件的电性能指标进行测试,得到待评价电子元器件的电性能指标与电脉冲注入量对应关系,根据该对应关系,将其与电子元器件手册中规定的电性能指标进行比对和作差,得到电性能指标的瞬态辐照效应偏差值,由此得到待评价电子元器件的耐瞬态辐照效应能力;
或者得到待评价电子元器件的电性能指标与光脉冲注入量对应关系,根据该对应关系,将其与电子元器件手册中规定的电性能指标进行比对和作差,得到电性能指标的瞬态辐照效应偏差值,由此得到待评价电子元器件的耐瞬态辐照效应能力;
将电性能指标的累积辐照效应偏差值和电性能指标的瞬态辐照效应偏差值,作为待评价电子元器件的耐辐照能力。
其中,在本实施例中,分立器件和集成电路测试仪均为本领域公知的现有装置。
在其他具体实施例中,根据所需要的辐照试验环境,也可以将模拟电脉冲和光脉冲同时入射到待评价电子元器件中,形成不同的电性能指标的瞬态辐照效应能力,并将二个不同的瞬态辐照效应能力与累积辐照效应能力一起作为待评价电子元器件的耐辐照能力,并评价待评价电子元器件的辐照特性。
步骤5)根据待评价电子元器件的耐辐照数据和耐辐照能力,对待评价电子元器件的辐照特性评价;
具体地,判断得到的待评价电子元器件的耐辐照数据,是否在型号任务允许装机所规定的耐辐照数据范围内,
同时,将得到的待评价电子元器件的电性能指标的累积辐照效应偏差值与型号任务允许的最大性能偏差值相比,
将得到的待评价电子元器件的电性能指标的瞬态辐照效应偏差值与型号任务允许的最大性能偏差值相比,
根据判断结果和比较结果,评价待评价电子元器件的辐照特性;
如果得到的待评价电子元器件的耐辐照数据,在型号任务允许装机所规定的耐辐照数据范围内,
且得到的待评价电子元器件的电性能指标的累积辐照效应偏差值小于或等于型号任务允许的最大性能偏差值,
且得到的待评价电子元器件的电性能指标的瞬态辐照效应偏差值小于或等于型号任务允许的最大性能偏差值;
则待评价电子元器件的辐照性能高,待评价电子元器件的辐照性能满足型号任务对电子元器件的辐照特性的要求,允许装机并执行任务;
如果得到的待评价电子元器件的耐辐照数据,不在型号任务允许装机所规定的耐辐照数据范围内,
且得到的待评价电子元器件的电性能指标的累积辐照效应偏差值大于型号任务允许的最大性能偏差值,
且得到的待评价电子元器件的电性能指标的瞬态辐照效应偏差值大于型号任务允许的最大性能偏差值;
则待评价电子元器件的辐照性能低,待评价电子元器件的辐照性能不满足型号任务对电子元器件的辐照特性的要求,无法装机并执行任务。
所述方法还包括:根据得到的每个待评价电子元器件的辐照特性的评价结果,将其汇总,并将其输入至数据库进行更新,得到更新后的数据库,利用该更新后的数据库,可以快速查出所需要的电子元器件的辐照特性和制造工艺结构信息和参数,为后续的辐照特性分析提供数据支持。
所述方法还包括:根据得到的待评价电子元器件的电性能指标的累积辐照效应偏差值和得到的待评价电子元器件的电性能指标的耐瞬态辐照效应偏差值,利用已有的半导体物理模型和数理统计模型,分别得到电性能指标的累积辐照效应偏差值随辐照剂量变化的趋势和电性能指标的瞬态辐照效应偏差值随辐照能量变化的趋势,并依据上述两个趋势,在超出地面模拟辐照试验条件能力的情况下,预测待评价电子元器件的耐辐照能力,进而预测待评价电子元器件的辐照特性。
本发明还提供了一种星载电子元器件的辐照特性的评价系统,该系统包括:
耐辐照数据获取模块,用于获取待评价电子元器件的制造工艺信息,获取待评价电子元器件的工艺结构参数,确定待评价电子元器件的耐辐照数据;
耐辐照能力获取模块,用于采用不同信号源,对待评价电子元器件进行辐照特性测试,得到待评价电子元器件的耐辐照能力;和
评价模块,用于根据待评价电子元器件的耐辐照数据和耐辐照能力,对待评价电子元器件的辐照特性评价。
该系统还包括:预测模块,用于根据得到的待评价电子元器件的电性能指标的累积辐照效应偏差值和得到的待评价电子元器件的电性能指标的耐瞬态辐照效应偏差值,利用已有的半导体物理模型和数理统计模型,分别得到电性能指标的累积辐照效应偏差值随辐照剂量变化的趋势和电性能指标的瞬态辐照效应偏差值随辐照能量变化的趋势,并依据上述两个趋势,在超出地面模拟辐照试验条件能力的情况下,预测待评价电子元器件的耐辐照能力,进而预测待评价电子元器件的辐照特性。
最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种星载电子元器件的辐照特性的评价方法,该方法包括:
获取待评价电子元器件的制造工艺信息,获取待评价电子元器件的工艺结构参数,确定待评价电子元器件的耐辐照数据;
采用不同信号源,对待评价电子元器件进行辐照特性测试,得到待评价电子元器件的耐辐照能力;
根据待评价电子元器件的耐辐照数据和耐辐照能力,对待评价电子元器件的辐照特性评价;
所述获取待评价电子元器件的制造工艺信息,具体为:
采用大数据查询方式,在现有的数据库中查询并获取待评价的电子元器件的制造工艺信息,所述制造工艺信息包括:生产厂、质量等级、制造地址、制造工艺参数、同类型的电子元器件辐照特性及其使用经历;
所述制造工艺参数包括:内部芯片的制造线程,基底材料,CMOS工艺、双极工艺或BiCMOS工艺;
所述获取待评价电子元器件的工艺结构参数,具体为:
对待评价电子元器件进行开封处理,暴露其内部芯片;查看待评价电子元器件的内部芯片外观,对内部芯片进行去金属层处理、截面切割、扫描电镜SEM照相和电阻耐压测试处理,获取评价电子元器件的内部芯片工艺结构信息;
其中,该内部芯片工艺结构信息包括:芯片版图、芯片的制造材料和芯片的扩展电阻;其中,芯片版图包括:芯片顶层平面版图、芯片本底平面版图和芯片截面版图;
根据得到的芯片本底平面版图和芯片截面版图,确定芯片的外延层厚度、横向结或纵向结、同质结或异质结、氧化区、隔离阱、隔离环和阱源结构;
将上述参数作为待评价电子元器件的工艺结构参数,则待评价电子元器件的工艺结构参数包括:内部芯片工艺结构信息、芯片的外延层厚度、横向结或纵向结、同质结或异质结、氧化区、隔离阱、隔离环和阱源结构;
所述确定待评价电子元器件的耐辐照数据;具体为:
遍历现有的数据库,查询并获取与该待评价电子元器件相同类型和相同制造工艺信息、工艺结构参数的同种电子元器件,查询同种电子元器件中的每个电子元器件的制造工艺信息、工艺结构参数和耐辐照数据,将同种电子元器件中的每个电子元器件的制造工艺信息和工艺结构参数,与该待评价电子元器件的制造工艺信息和工艺结构参数进行对比,找到同种电子元器件中的某个电子元器件的制造工艺信息和工艺结构参数,与该待评价电子元器件的制造工艺信息、工艺结构参数相同或最接近的;
根据相同或相近的制造工艺信息、工艺结构参数的电子元器件具有相同或相近的耐辐照能力的原理,将同种电子元器件中的某个电子元器件的耐辐照数据,作为最初的耐辐照数据,并通过场效应三极管和双极三级管的半导体物理模型,对最初的耐辐照数据进行修正,得到修正后的耐辐照数据,并将其作为待评价电子元器件的耐辐照数据;
所述根据待评价电子元器件的耐辐照数据和耐辐照能力,评价待评价电子元器件的辐照特性;具体为:
判断得到的待评价电子元器件的耐辐照数据,是否在型号任务允许装机所规定的耐辐照数据范围内,
同时,将得到的待评价电子元器件的电性能指标的累积辐照效应偏差值与型号任务允许的最大性能偏差值相比,
将得到的待评价电子元器件的电性能指标的瞬态辐照效应偏差值与型号任务允许的最大性能偏差值相比,
根据判断结果和比较结果,评价待评价电子元器件的辐照特性;
如果得到的待评价电子元器件的耐辐照数据,在型号任务允许装机所规定的耐辐照数据范围内,
且得到的待评价电子元器件的电性能指标的累积辐照效应偏差值小于或等于型号任务允许的最大性能偏差值,
且得到的待评价电子元器件的电性能指标的瞬态辐照效应偏差值小于或等于型号任务允许的最大性能偏差值;
则待评价电子元器件的辐照性能高,待评价电子元器件的辐照性能满足型号任务对电子元器件的辐照特性的要求,允许装机并执行任务;
如果得到的待评价电子元器件的耐辐照数据,不在型号任务允许装机所规定的耐辐照数据范围内,
且得到的待评价电子元器件的电性能指标的累积辐照效应偏差值大于型号任务允许的最大性能偏差值,
且得到的待评价电子元器件的电性能指标的瞬态辐照效应偏差值大于型号任务允许的最大性能偏差值;
则待评价电子元器件的辐照性能低,待评价电子元器件的辐照性能不满足型号任务对电子元器件的辐照特性的要求,无法装机并执行任务;
所述方法还包括:根据得到的待评价电子元器件的电性能指标的累积辐照效应偏差值和得到的待评价电子元器件的电性能指标的耐瞬态辐照效应偏差值,利用已有的半导体物理模型和数理统计模型,分别得到电性能指标的累积辐照效应偏差值随辐照剂量变化的趋势和电性能指标的瞬态辐照效应偏差值随辐照能量变化的趋势,并依据上述两个趋势,在超出地面模拟辐照试验条件能力的情况下,预测待评价电子元器件的耐辐照能力,进而预测待评价电子元器件的辐照特性。
2.根据权利要求1所述的星载电子元器件的辐照特性的评价方法,其特征在于,所述采用不同信号源,对待评价电子元器件进行辐照特性测试,得到待评价电子元器件的耐辐照能力;具体为:
将90Sr-90Y或电子枪产生的电子作为电子源,并将其入射到待评价电子元器件,产生等效辐照效应,利用分立器件和集成电路测试仪,对待评价电子元器件的电性能进行测试,得到待评价电子元器件的电性能指标与电子注入量对应关系,根据该对应关系,将其与电子元器件手册中规定的电性能指标进行比对和作差,得到电性能指标的累积辐照效应偏差值,由此得到待评价电子元器件的耐总剂量累积辐照效应能力;
将模拟电脉冲或光脉冲入射到待评价电子元器件,产生等效辐照效应,利用分立器件和集成电路测试仪,对待评价电子元器件的电性能指标进行测试,得到待评价电子元器件的电性能指标与电脉冲注入量对应关系,根据该对应关系,将其与电子元器件手册中规定的电性能指标进行比对和作差,得到电性能指标的瞬态辐照效应偏差值,由此得到待评价电子元器件的耐瞬态辐照效应能力;
或者得到待评价电子元器件的电性能指标与光脉冲注入量对应关系,根据该对应关系,将其与电子元器件手册中规定的电性能指标进行比对和作差,得到电性能指标的瞬态辐照效应偏差值,由此得到待评价电子元器件的耐瞬态辐照效应能力;
将电性能指标的累积辐照效应偏差值和电性能指标的瞬态辐照效应偏差值,作为待评价电子元器件的耐辐照能力。
3.一种星载电子元器件的辐照特性的评价系统,其特征在于,该系统包括:
耐辐照数据获取模块,用于获取待评价电子元器件的制造工艺信息,获取待评价电子元器件的工艺结构参数,确定待评价电子元器件的耐辐照数据;
耐辐照能力获取模块,用于采用不同信号源,对待评价电子元器件进行辐照特性测试,得到待评价电子元器件的耐辐照能力;和
评价模块,用于根据待评价电子元器件的耐辐照数据和耐辐照能力,对待评价电子元器件的辐照特性评价;
所述获取待评价电子元器件的制造工艺信息,具体为:
采用大数据查询方式,在现有的数据库中查询并获取待评价的电子元器件的制造工艺信息,所述制造工艺信息包括:生产厂、质量等级、制造地址、制造工艺参数、同类型的电子元器件辐照特性及其使用经历;
所述制造工艺参数包括:内部芯片的制造线程,基底材料,CMOS工艺、双极工艺或BiCMOS工艺;
所述获取待评价电子元器件的工艺结构参数,具体为:
对待评价电子元器件进行开封处理,暴露其内部芯片;查看待评价电子元器件的内部芯片外观,对内部芯片进行去金属层处理、截面切割、扫描电镜SEM照相和电阻耐压测试处理,获取评价电子元器件的内部芯片工艺结构信息;
其中,该内部芯片工艺结构信息包括:芯片版图、芯片的制造材料和芯片的扩展电阻;其中,芯片版图包括:芯片顶层平面版图、芯片本底平面版图和芯片截面版图;
根据得到的芯片本底平面版图和芯片截面版图,确定芯片的外延层厚度、横向结或纵向结、同质结或异质结、氧化区、隔离阱、隔离环和阱源结构;
将上述参数作为待评价电子元器件的工艺结构参数,则待评价电子元器件的工艺结构参数包括:内部芯片工艺结构信息、芯片的外延层厚度、横向结或纵向结、同质结或异质结、氧化区、隔离阱、隔离环和阱源结构;
所述确定待评价电子元器件的耐辐照数据;具体为:
遍历现有的数据库,查询并获取与该待评价电子元器件相同类型和相同制造工艺信息、工艺结构参数的同种电子元器件,查询同种电子元器件中的每个电子元器件的制造工艺信息、工艺结构参数和耐辐照数据,将同种电子元器件中的每个电子元器件的制造工艺信息和工艺结构参数,与该待评价电子元器件的制造工艺信息和工艺结构参数进行对比,找到同种电子元器件中的某个电子元器件的制造工艺信息和工艺结构参数,与该待评价电子元器件的制造工艺信息、工艺结构参数相同或最接近的;
根据相同或相近的制造工艺信息、工艺结构参数的电子元器件具有相同或相近的耐辐照能力的原理,将同种电子元器件中的某个电子元器件的耐辐照数据,作为最初的耐辐照数据,并通过场效应三极管和双极三级管的半导体物理模型,对最初的耐辐照数据进行修正,得到修正后的耐辐照数据,并将其作为待评价电子元器件的耐辐照数据;
所述根据待评价电子元器件的耐辐照数据和耐辐照能力,对待评价电子元器件的辐照特性评价;具体为:
判断得到的待评价电子元器件的耐辐照数据,是否在型号任务允许装机所规定的耐辐照数据范围内,
同时,将得到的待评价电子元器件的电性能指标的累积辐照效应偏差值与型号任务允许的最大性能偏差值相比,
将得到的待评价电子元器件的电性能指标的瞬态辐照效应偏差值与型号任务允许的最大性能偏差值相比,
根据判断结果和比较结果,评价待评价电子元器件的辐照特性;
如果得到的待评价电子元器件的耐辐照数据,在型号任务允许装机所规定的耐辐照数据范围内,
且得到的待评价电子元器件的电性能指标的累积辐照效应偏差值小于或等于型号任务允许的最大性能偏差值,
且得到的待评价电子元器件的电性能指标的瞬态辐照效应偏差值小于或等于型号任务允许的最大性能偏差值;
则待评价电子元器件的辐照性能高,待评价电子元器件的辐照性能满足型号任务对电子元器件的辐照特性的要求,允许装机并执行任务;
如果得到的待评价电子元器件的耐辐照数据,不在型号任务允许装机所规定的耐辐照数据范围内,
且得到的待评价电子元器件的电性能指标的累积辐照效应偏差值大于型号任务允许的最大性能偏差值,
且得到的待评价电子元器件的电性能指标的瞬态辐照效应偏差值大于型号任务允许的最大性能偏差值;
则待评价电子元器件的辐照性能低,待评价电子元器件的辐照性能不满足型号任务对电子元器件的辐照特性的要求,无法装机并执行任务;
该系统还包括:预测模块,用于根据得到的待评价电子元器件的电性能指标的累积辐照效应偏差值和得到的待评价电子元器件的电性能指标的耐瞬态辐照效应偏差值,利用已有的半导体物理模型和数理统计模型,分别得到电性能指标的累积辐照效应偏差值随辐照剂量变化的趋势和电性能指标的瞬态辐照效应偏差值随辐照能量变化的趋势,并依据上述两个趋势,在超出地面模拟辐照试验条件能力的情况下,预测待评价电子元器件的耐辐照能力,进而预测待评价电子元器件的辐照特性。
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