锗硅异质结双极晶体管抗电荷收集的测试方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种锗硅异质结双极晶体管抗电荷收集的测试方法及系统，该测试方法包括：对待测器件进行测试，并记录第一测试结果；基于第一测试结果筛选出待加固器件；对待加固器件进行分组编号，分别对不同组的待加固器件设置不同的中子注量，对待加固器件进行中子辐照加固处理，使得每组加固后的器件达到各自预定的中子注量值；对每组加固后的器件进行测试得到第二测试结果；根据第二测试结果与第一测试结果的比较确定目标加固器件；确定目标中子注量值，目标中子注量值为目标加固器件相对应的预定的中子注量值。可分析在空间极端辐射环境下不同辐射因素对器件性能的影响，为了解器件在空间极端环境下的可靠性及提出相应的加固措施提供参考。固措施提供参考。固措施提供参考。

【技术实现步骤摘要】
锗硅异质结双极晶体管抗电荷收集的测试方法及系统


[0001]本专利技术涉及于微电子
，特别涉及一种锗硅异质结双极晶体管抗电荷收集的测试方法及系统。

技术介绍

[0002]二十世纪以来，随着世界各国航空航天技术、核技术突飞猛进的发展，在辐射环境中越来越多的电子器件受到普遍地使用。由于辐射环境较为复杂，当电子元器件被置于辐射环境中时会对其性能产生不同程度的影响，甚至可能会导致整个电路系统的失效从而带来严重损失。因此，在辐射环境中电子系统的工作寿命成了衡量电子器件抗辐射能力的一个重要因素。根据统计显示，由空间辐射引起的故障达到航天器在轨故障的40％左右。2021年，“祝融号”的发射成功更是我国向航天大国目标迈进的重要一步，也是我国航空航天事业的又一大胜利。
[0003]对于航空航天电子器件来说，空间极端环境包含两个重要方面，一是极端的环境温度；二是空间辐射效应。辐射环境可分为天然辐射环境和人为辐射环境两大类。主要由高能质子、电子、射线、x射线中子和光子等组成。将电子器件置于这样的辐射环境中会对器件产生单粒子效应、总剂量效应和位移损伤效应等不同种类的辐射效应。
[0004]在众多晶体管中，锗硅异质结双极晶体管(Silicon
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Germanium Heterojunction Bipolar Transistor，SiGe HBT)作为一种特殊结构晶体管，由于具有低噪声、高频率、高功率增益、较宽的工作温度范围、优异的低温特性以及抗辐照性能强的特点，被认为是未来航空航天领域的热门选择。锗硅异质结双极晶体管是以少数载流子来传输信息的器件。目前，利用重离子微束辐照开展锗硅异质结晶体管单粒子效应测试方法实验，根据不同位置电荷收集量的不同确定器件的敏感区域。而对于中子辐照损伤对器件电学特性和在抗辐照加固方面的应用还未见相关公布。

技术实现思路

[0005](一)专利技术目的
[0006]本专利技术的目的是提供一种锗硅异质结双极晶体管抗电荷收集的测试方法及系统，通过经中子预辐照加固SiGe HBT器件，用半导体参数仪来测量加固前后SiGe HBT器件的电学性能参数变化，得到使器件电学性能退化最大的中子注量值；可分析在空间极端辐射环境下不同辐射因素对器件性能的影响，以及为了解器件在空间极端环境下的可靠性及提出相应的加固措施提供参考。
[0007](二)技术方案
[0008]为解决上述问题，本专利技术的第一方面提供了一种锗硅异质结双极晶体管抗电荷收集的测试方法，包括：对待测器件进行测试，并记录第一测试结果；基于所述第一测试结果筛选出待加固器件；对待加固器件进行分组编号，分别对不同组的所述待加固器件设置不同的中子注量，对所述待加固器件进行中子辐照加固处理，使得每组加固后的器件达到各
自预定的中子注量值；对每组所述加固后的器件进行测试得到第二测试结果；根据所述第二测试结果与所述第一测试结果的比较确定目标加固器件；确定目标中子注量值，所述目标中子注量值为所述目标加固器件相对应的所述预定的中子注量值。
[0009]可选的，对待测器件进行测试之前包括：对待测器件进行去封装预处理，以暴露出所述待测器件的晶体管版图，且保留电极的引出管脚。
[0010]可选的，根据所述第二测试结果与所述第一测试结果的比较确定目标加固器件包括：对每个所述加固后的器件的所述第二测试结果与第一测试结果进行相对应的比较，筛选出第一加固器件；其中，所述目标加固器件为所述第一加固器件中第二测试结果与第一测试结果的差值最大者。
[0011]可选的，测试方法还包括：将未加固的器件和所述第一加固器件均连接于PCB测试板上；对所述PCB测试板进行激光微束辐照，获得所述未加固的器件和所述第一加固器件的单粒子瞬态及电荷收集量的变化，以实现对所述目标中子注量值进行验证；其中，未加固的器件为所述待加固器件的其中一个。
[0012]可选的，将未加固的器件和所述第一加固器件均连接于PCB测试板上包括：根据加固的所述预定的中子注量值不同对所述第一加固器件进行编号。
[0013]可选的，对预处理后的待测器件用半导体参数仪进行测试得到第一测试结果，对所述加固后的器件用半导体参数仪进行测试得到第二测试结果；所述第二测试结果与第一测试结果均包括电流增益。
[0014]可选的，对所述PCB测试板进行激光微束辐照，获得未加固的器件和所述第一加固器件的单粒子瞬态及电荷收集量的变化，以实现对所述目标中子注量值进行验证包括：所述PCB测试板固定在激光微束辐照的载物台上；将所述未加固的器件和所述第一加固器件的发射集、基极和集电极端口分别通过同轴电缆与示波器进行连接；观测示波器的本底电压值。
[0015]可选的，根据所述本底电压值是否小于设定的第一阈值，判断所述未加固的器件和所述第一加固器件的功能是否正常；当所述本底电压值小于设定的第二阈值时，激光微束辐照的试验开始；所述第二阈值大于所述第一阈值。
[0016]可选的，对所述PCB测试板进行激光微束辐照，获得未加固的器件和所述第一加固器件的单粒子瞬态及电荷收集量的变化，以实现对所述目标中子注量值进行验证还包括：调节束斑装置，将激光微束的束斑大小控制在5μm
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5μm以下，以获得聚焦的激光微束流；设置示波器；打开束流快板发射激光微束，通过示波器捕捉到引发单粒子瞬态的信号；逐步改变激光微束能量和偏置电压，得到未加固的器件和每个所述第一加固器件的瞬态电流峰值和电荷收集量的变化；将每个所述第一加固器件的瞬态电流峰值和所述未加固的器件的瞬态电流峰值进行单独比较，确定瞬态电流峰值变化最大的器件所对应的中子注量值，以验证该中子注量值为所述目标中子注量值。
[0017]本专利技术的第二方面提供了一种锗硅异质结双极晶体管抗电荷收集的测试系统，包括：第一测试模块，其用于对待测器件进行测试，并记录第一测试结果；筛选模块，其用于基于所述第一测试结果筛选出待加固器件；加固处理模块，其用于对待加固器件进行分组编号，分别对不同组的所述待加固器件设置不同的中子注量，对所述待加固器件进行中子辐照加固处理，使得每组加固后的器件达到各自预定的中子注量值；第二测试模块，其用于对
每组所述加固后的器件进行测试得到第二测试结果；比较模块，其用于根据所述第二测试结果与所述第一测试结果的比较确定目标加固器件；确定模块，其用于确定目标中子注量值，所述目标中子注量值为所述目标加固器件相对应的所述预定的中子注量值。
[0018](三)有益效果
[0019]本专利技术的上述技术方案至少具有如下有益的技术效果：
[0020]本专利技术实施例提供的测试方法通过经中子预辐照加固SiGe HBT器件，用半导体参数仪来测量加固前后SiGe HBT器件的电学性能参数变化，得到使器件电学性能退化最大的中子注量值；并对中子预辐照加固后用脉冲激光微束对器件的单粒子效应进行测试，以验证使器件电学性能退化最大的中子注量值为目标中子注量值。与未进行加固的器件测试结果进行比较，得出经中子预辐照加固后对器件单粒子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锗硅异质结双极晶体管抗电荷收集的测试方法，其特征在于，包括：对待测器件进行测试，并记录第一测试结果；基于所述第一测试结果筛选出待加固器件；对待加固器件进行分组编号，分别对不同组的所述待加固器件设置不同的中子注量，对所述待加固器件进行中子辐照加固处理，使得每组加固后的器件达到各自预定的中子注量值；对每组所述加固后的器件进行测试得到第二测试结果；根据所述第二测试结果与所述第一测试结果的比较确定目标加固器件；确定目标中子注量值，所述目标中子注量值为所述目标加固器件相对应的所述预定的中子注量值。2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，对待测器件进行测试之前包括：对待测器件进行去封装预处理，以暴露出所述待测器件的晶体管版图，且保留电极的引出管脚。3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，根据所述第二测试结果与所述第一测试结果的比较确定目标加固器件包括：对每个所述加固后的器件的所述第二测试结果与第一测试结果进行相对应的比较，筛选出第一加固器件；其中，所述目标加固器件为所述第一加固器件中第二测试结果与第一测试结果的差值最大者。4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，还包括：将未加固的器件和所述第一加固器件均连接于PCB测试板上；对所述PCB测试板进行激光微束辐照，获得所述未加固的器件和所述第一加固器件的单粒子瞬态及电荷收集量的变化，以实现对所述目标中子注量值进行验证；其中，未加固的器件为所述待加固器件的其中一个。5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，将未加固的器件和所述第一加固器件均连接于PCB测试板上包括：根据加固的所述预定的中子注量值不同对所述第一加固器件进行编号。6.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，对预处理后的待测器件用半导体参数仪进行测试得到第一测试结果，对所述加固后的器件用半导体参数仪进行测试得到第二测试结果；所述第二测试结果与第一测试结果均包括电流增益。7.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，对所述PCB测试板进行激光微束辐照，获得未加固的器件和所述第一加固器件的单粒子瞬态及...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭红霞，冯亚辉，潘霄宇，张晋新，欧阳晓平，钟向丽，张鸿，刘晔，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：