一种脉冲激光单粒子效应背辐照定位方法技术

本发明专利技术提供一种脉冲激光单粒子效应背辐照定位方法，通过测量管芯和待测区域顶点坐标，利用绘图软件做出管芯正面平面图，经过对正面平面图两次旋转操作、一次镜像操作和一次平移操作得到背面辐照时待测区域的位置坐标。本发明专利技术可以在没有红外成像系统的情况下，从芯片背面对从正面指定的待测区域定位并进行辐照实验；节省了脉冲激光装置背辐照光路系统的购置和改造费用，降低了实验成本。

【技术实现步骤摘要】
一种脉冲激光单粒子效应背辐照定位方法
本专利技术涉及一种半导体器件的脉冲激光单粒子效应实验方法，尤其涉及一种无需红外成像系统的脉冲激光单粒子效应背辐照定位方法。
技术介绍
大气层外的空间存在着相当强的自然辐射环境，主要来自宇宙射线，太阳粒子，围绕地球的范·艾伦辐射带以及X射线和电磁辐射等，因此飞行器中的电子元器件必须要考虑总剂量效应(TID)、单粒子效应(SEE)等空间辐射效应的影响。随着半导体技术的迅猛发展，航天器用电子器件的集成度不断提高，器件的特征尺寸越来越小，工作电压越来越低，相应临界电荷越来越小，单粒子效应的影响变得越来越显著。为评估航天器用电子器件的抗单粒子能力，延长航天器使用寿命，需要对电子器件开展地面单粒子效应模拟实验。地面实验的主要模拟源为重离子加速器，实验中利用加速器提供的宽束源辐照集成电路，但这样测量到的是被辐照的所有电路的综合相应，因此难以定位发生单粒子效应的敏感部位及相应阈值。采用束流直径和特征工艺尺寸相当的微米重离子束是有效的解决手段之一，但加速器实验较高的成本以及有限的机时极大地限制了微束试验的开展。脉冲激光单粒子效应微束实验是重离子实验的一种重要补充手段。脉冲激光具有对器件无损伤、空间时间精度高、无辐射、能量连续可调等多种优点，可以用来确定待测芯片发生单粒子效应的敏感区和相对阈值，也可以针对芯片中某一单独模块进行抗单粒子能力考核，此外，脉冲激光还可以用来研究单粒子导致的错误在逻辑电路中的传输规律，从而为制备高可靠、抗强辐射的集成电路提供重要的“逐点”信息。随着电子器件集成度的不断提高，其正面的金属布线层越来越多，脉冲激光从正面入射时会受到金属层阻挡而无法到达器件敏感区，需要通过背辐照的方法解决这一问题。背辐照的一般方法是通过激光烧蚀或机械研磨等手段去除待测芯片的背部封装和金属层，使芯片的硅衬底裸露，激光透过衬底到达芯片敏感区，从而引发单粒子效应。实验室常用的波长为1064nm的脉冲激光在硅材料中的穿透深度可达600-700μm，可保证背辐照实验的技术可行性。脉冲激光背辐照实验中，由于无法从正面观察芯片版图，因此不能直接确定在芯片正面划定的待测区域对应的背辐照实验中激光的入射坐标，难以针对某一已知功能模块进行单独分析。为了从背部确定待测区域的位置，一般需借助于红外成像系统，但这要对现有脉冲激光装置的光路系统进行改造，而掌握相关技术的国家采取了技术封锁和设备禁运等手段，使系统改造变得十分困难。专利申请号CN201310675790.9，名称为“一种存储器电路的激光模拟单粒子效应背辐照试验方法”将未封装的待测芯片管芯直接焊接在测试电路板上，使激光从管芯背部入射。此方法虽然能从背面确定单粒子效应敏感节点，但无法完成管芯背面和正面位置坐标的相互转换，不能形成背面敏感节点到正面版图的映射。此外，对商用器件而言，将管芯取出并焊接在电路板上的难度较大。因此，此方法不能完全满足脉冲激光背辐照定位的需求，且更适用于自主设计的未封装芯片的背辐照实验。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有的条件限制，给出一种脉冲激光背辐照定位方法，在没有红外成像系统的情况下，实现背辐照过程中正面待测区域的背部定位，形成背部敏感节点到正面版图的映射，同时修正了由电路板焊接和固定造成的角度偏差。本专利技术方法通过测量管芯和待测区域顶点坐标，利用绘图软件做出管芯正面平面图，经过对平面图两次旋转操作、一次镜像操作和一次平移操作得到背面辐照时待测区域的坐标值。本专利技术的技术解决方案是提供一种脉冲激光单粒子效应背辐照定位方法，包括以下步骤：一、预处理1.1)去除待测芯片的正面和背面封装，使管芯正面和背面完全裸露，并对管芯背面的硅衬底进行机械抛光，使管芯边界清晰可见；1.2)镂空辐照电路板焊接待测芯片的区域，只留下焊盘，镂空区域以待测芯片的形状和大小为基准，使脉冲激光可以从电路板背面照射到芯片管芯，将待测芯片焊接到辐照电路板上，并将所述辐照电路板固定在脉冲激光装置的三维移动平台上；二、利用绘图软件绘制管芯平面图2.1)确定管芯的四个顶点A、B、C、D的坐标和待测区域顶点E、F、G、H的坐标，并用绘图软件画出管芯正面平面图，同时计算管芯与坐标轴的夹角θ1，然后根据θ1将平面图旋转至与坐标轴正交的位置；2.2)对步骤2.1)得到的平面图镜像操作得到与管芯正面平面图对应的背部平面图；三、确定管芯背部实际坐标将辐照电路板翻转180°，使管芯背部朝上，重新确定管芯的顶点A、C或B、D坐标，，并计算管芯与坐标轴的夹角θ2；四、得到待测区域的实际坐标旋转步骤2.2)得到的管芯背部平面图，使得管芯背部平面图与坐标轴的夹角为θ2，并将平面图以管芯的某一顶点为基点平移至步骤三中得到的该点实际坐标处；此时绘图软件中E、F、G、H的坐标即为三维平台上待测区域四个顶点的实际坐标。优选的，通过三维移动平台的控制软件确定管芯的四个顶点A、B、C、D的坐标和待测区域顶点E、F、G、H的坐标。优选的，上述绘图软件为AutoCAD。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术可以在没有红外成像系统的情况下，从芯片背面对从正面指定的待测区域定位并进行辐照实验；(2)本专利技术节省了脉冲激光装置背辐照光路系统的购置和改造费用，降低了实验成本；(3)本专利技术不需要取出待测芯片的管芯，只需对芯片进行正面和背面开封处理，减小了芯片预处理和焊接难度，可直接利用COTS器件开展脉冲激光单粒子效应实验；(4)本专利技术利用AutoCAD软件进行旋转和镜像等坐标转换操作，最终直接给出待测区域的位置坐标，提高了实验效率；(5)本专利技术修正了由电路板焊接和固定造成的角度偏差，提高了背部定位的精确性。附图说明图1为芯片平面图变换过程示意图，其中：a为管芯正面平面图；b为旋转θ1后的管芯正面平面图；c为水平镜像得到的管芯背部平面图；d为旋转θ2后的管芯背部平面图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。图1给出了对管芯和待测区域平面图的变换操作步骤：(1)利用三维移动平台控制软件得到管芯正面四个顶点A、B、C、D和待测区域四个顶点E、F、G、H的坐标值，根据坐标值，利用AutoCAD做出管芯正面平面图，如图1中a所示。(2)根据(1)中得到的A、C的实际坐标，计算AC与Y轴的夹角θ1，并根据θ1将平面图旋转至与坐标轴正交的位置，如图1中b所示。AC与Y轴的夹角θ1的计算公式为：其中XA、XC和YA、YC分别为(1)中A、C两点的横、纵坐标。(3)通过水平镜像操作得到与正面平面图相对应的背面平面图，如图1中c所示。(4)将辐照电路板水平翻转180°后固定在三维移动平台上，使管芯背部向上，记录此时A、C两点的坐标。(5)根据(4)中得到的A、C的实际坐标，计算AC与Y轴夹角θ2。根据θ2将平面图由与坐标轴正交的位置旋转至与芯片实际偏移角度相同的位置，如图1中d所示。θ2的计算公式为：其中XA、XC和YA、YC分别为(4)中A、C两点的横、纵坐标。(6)以A或C点为基点，将平面图平移至步骤(4)中得到的A或C的坐标处。此时AutoCAD中E、F、G、H的坐标即为三维平台上待测区域的实际坐标，将上述坐标输入三维移动平台控制软件中，即可从芯片背部对待测区域开展脉冲激光单粒子效应实验。本专利技术未公开技术属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲激光单粒子效应背辐照定位方法，其特征在于：包括以下步骤：一、预处理1.1)去除待测芯片的正面和背面封装，并对管芯背面的硅衬底进行机械抛光；1.2)镂空辐照电路板焊接待测芯片的区域，将待测芯片焊接到辐照电路板上，并将所述辐照电路板固定在脉冲激光装置的三维移动平台上；二、利用绘图软件绘制管芯平面图2.1)确定管芯的四个顶点A、B、C、D的坐标和待测区域顶点E、F、G、H的坐标，并用绘图软件画出管芯正面平面图，同时计算管芯与坐标轴的夹角θ

【技术特征摘要】
1.一种脉冲激光单粒子效应背辐照定位方法，其特征在于：包括以下步骤：一、预处理1.1)去除待测芯片的正面和背面封装，并对管芯背面的硅衬底进行机械抛光；1.2)镂空辐照电路板焊接待测芯片的区域，将待测芯片焊接到辐照电路板上，并将所述辐照电路板固定在脉冲激光装置的三维移动平台上；二、利用绘图软件绘制管芯平面图2.1)确定管芯的四个顶点A、B、C、D的坐标和待测区域顶点E、F、G、H的坐标，并用绘图软件画出管芯正面平面图，同时计算管芯与坐标轴的夹角θ1，然后根据θ1将平面图旋转至与坐标轴正交的位置；2.2)对步骤2.1)得到的平面图镜像操作得到与管芯正面平面图对应的背部平面图；三、确定管芯背部实际坐标将辐照电路板...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭红霞，魏佳男，张凤祁，罗尹虹，丁李利，张阳，潘霄宇，刘玉辉，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61