氢效应试验箱和系统技术方案

本发明专利技术适用于电子元器件可靠性评价技术领域，提供了一种氢效应试验箱和系统。该系统包括：供电模块、氢浓度控制模块、控温模块、抽真空模块、参数测试模块和氢效应试验箱；其中，抽真空模块将氢效应试验箱内部设置为真空状态，以使氢浓度控制模块将预设浓度的氢气排入氢效应试验箱内部；控温模块控制氢效应试验箱内部的温度；供电模块对试验器件施加偏置电压，参数测试模块监测施加偏置电压后的试验器件的参数变化值。本发明专利技术能够精确控制试验箱中的温度和氢气浓度，还可以给试验器件施加偏置电压并监测试验器件的参数变化值，从而评价氢气浓度对试验器件的参数的影响。

【技术实现步骤摘要】
氢效应试验箱和系统
本专利技术属于电子元器件可靠性评价
，尤其涉及一种氢效应试验箱和系统。
技术介绍
半导体元器件的制作过程中涉及的工艺很多，有些工艺过程需要在氢气气氛中进行，如镀镍和镀金等。同时，在这些工艺过程中还需要使用很多材料，例如烧结用的金锡焊料、铅锡和无铅焊料等，粘结用的导电胶会让绝缘胶，键合使用的金丝、金带和硅铝丝，还例如装配中使用的LTCC(LowTemperatureCo-firedCeramic，低温共烧陶瓷)基板、氧化铝陶瓷基板、环氧板和罗杰斯板等板材，用于芯片的可伐合金、钼铜合金和钨铜镀金垫片等，再有用于调试使用的缩醛烘干胶和吸波材料，用于粘固使用的硅橡胶和环氧胶等，这些材料在生产制造和使用过程中都可能会吸附氢，因此，氢气也极易成为密封器件内腔的残余气体。然而，密封腔内部气氛中的氢气会对电子元器件产生较大的影响。比如半导体器件的栅极肖特基金属化层常会用到金属钯或铂，当器件处于氢气气氛中时，部分氢分子会在表面金属钯或铂的催化下分解为氢原子，氢原子会扩散进入器件沟道内抑制沟道中的施主杂质硅，降低沟道载流子的浓度，从而降低器件的漏极电流、跨导和增益，氢原子还会吸附于金属钯或铂的表面，与钯或铂相互作用导致器件产生明显的形貌变化和相移，氢原子还会穿过钯或铂的金属层并吸附到金属/半导体界面形成偶极层，造成半导体电势漂移，从而降低肖特基势垒高度等现象，导致器件的质量事故，严重制约了我国核心武器装备的可靠性提升。近年来，氢气对电子元器件性能的影响越来越受到重视。但是，传统的氢效应试验系统的氢气浓度多由人工控制，定量输入进试验箱，控制精度低，无法准确评估氢气对器件性能的影响。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种氢效应试验箱和系统，以解决现有技术中氢气浓度的控制精度低，无法准确评估氢气对器件性能的影响的问题。本专利技术实施例第一方面提供了一种氢效应试验箱，包括：金属腔体、气体分流管道、真空法兰盘和温度控制设备，所述气体分流管道和所述温度控制设备均设置在所述金属腔体的内部；其中，所述金属腔体的侧壁上设置进气孔，所述气体分流管道通过所述进气孔与所述金属腔体连接；所述真空法兰盘设置在所述金属腔体的侧壁上，所述真空法兰盘的第一接线柱通过线缆与所述金属腔体内部的试验器件连接，所述真空法兰盘的第二接线柱适于与外部供电模块和外部参数测试模块连接；氢气通过所述进气孔进入所述气体分流管道，所述气体分流管道将所述氢气排入所述金属腔体中；所述温度控制设备用于将所述金属腔体内部的温度控制在预设值；所述外部供电模块通过所述真空法兰盘对所述试验器件施加偏置电压，所述外部参数测试模块通过所述真空法兰盘获取施加偏置电压前和施加偏置电压后的所述试验器件的参数值。可选的，所述金属腔体包括：金属盒体、密封圈和金属盖板；所述金属盒体的内部设置所述气体分流管道和所述温度控制设备，所述金属盒体的侧壁上设置所述进气孔和所述真空法兰盘；所述金属盒体通过所述密封圈与所述金属盖板密封连接。可选的，所述金属盒体的侧壁上还设置：出气孔；所述金属腔体内部的废气通过所述出气孔排出。可选的，所述温度控制设备包括：至少四个温度传感器和至少两个加热丝；各个所述温度传感器用于检测所述金属腔体内部的温度；各个所述加热丝用于根据各个所述温度传感器检测的温度加热。可选的，所述氢效应试验箱还包括：包覆在所述金属腔体外侧壁的保温材料；所述保温材料用于对所述金属腔体的内部进行保温。可选的，所述保温材料为氧化铝多晶体纤维材料。本专利技术实施例第二方面提供了一种氢效应试验系统，包括：供电模块、氢浓度控制模块、控温模块、抽真空模块和参数测试模块，还包括如实施例第一方面提供的任一项所述的氢效应试验箱；所述供电模块、所述氢浓度控制模块、所述控温模块、所述抽真空模块和所述参数测试模块均与所述氢效应试验箱连接；所述供电模块用于对所述氢效应试验箱内部的试验器件施加偏置电压；所述抽真空模块用于将所述氢效应试验箱内部设置为真空状态，以使所述氢浓度控制模块将预设浓度的氢气排入所述氢效应试验箱内部；所述控温模块用于将所述氢效应试验箱内部的温度控制在预设值；所述参数测试模块用于监测施加偏置电压后的试验器件的参数变化值。可选的，所述氢浓度控制模块包括：氢气供应模块、气氛分析仪和废气收集瓶；所述氢气供应模块用于根据过流速配比方法将预设浓度的氢气排入到所述氢效应试验箱内部；所述废气收集瓶用于收集所述氢效应试验箱内部排出的废气；所述气氛分析仪用于采集所述废气中的氢气浓度，以使所述氢气供应模块根据所述废气中的氢气浓度调节所述预设浓度。可选的，所述参数测试模块包括：半导体参数测试仪和参数采集终端；所述半导体参数测试仪用于监测施加所述偏置电压前和施加所述偏置电压后的试验器件的参数；所述参数采集终端用于获取所述偏置电压和所述半导体参数测试仪监测的试验器件的参数，并根据所述偏置电压统计所述试验器件的参数变化值。可选的，所述氢效应试验系统还包括：工控机；所述工控机与所述氢浓度控制模块、所述控温模块和所述抽真空模块均连接；所述工控机用于控制所述氢浓度控制模块、所述控温模块和所述抽真空模块的启动或关闭。本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：该系统主要包括供电模块、氢浓度控制模块、控温模块、抽真空模块、参数测试模块和氢效应试验箱；其中，抽真空模块可以将氢效应试验箱内部设置为真空状态，排出氢效应试验箱内部残留的空气，防止发生爆炸等危险事件，氢浓度控制模块可以精确的控制氢效应试验箱内部的氢气浓度，避免废气影响器件性能，保证试验质量；控温模块能够精确控制氢效应试验箱内部的温度，满足试验器件的温度环境；供电模块对氢效应试验箱内部的试验器件施加偏置电压，参数测试模块监测试验器件的参数变化值，从而实现评价氢气浓度对试验器件的参数的影响。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的氢效应试验箱的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的另一种氢效应试验箱的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的氢效应试验系统的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的另一种氢效应试验系统的结构示意图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。实施例一参见图1，本实施例提供的一种氢效应试验箱100，包括金属腔体110、气体分流管道120、真空法兰盘130和温度控制设备140。气体分流管道120和温度控制设备140均设置在金属腔体110的内部。金属腔体110的侧壁上设置进气孔11a，气体分流管道120通过进气孔11a与金属腔体110连接；真空法兰盘130设置在金属腔体110的侧壁上，真空法兰盘130的第一接线柱通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢效应试验箱，包括金属腔体、气体分流管道、真空法兰盘和温度控制设备，其特征在于，所述气体分流管道和所述温度控制设备均设置在所述金属腔体的内部；其中，所述金属腔体的侧壁上设置进气孔，所述气体分流管道通过所述进气孔与所述金属腔体连接；所述真空法兰盘设置在所述金属腔体的侧壁上，所述真空法兰盘的第一接线柱通过线缆与所述金属腔体内部的试验器件连接，所述真空法兰盘的第二接线柱适于与外部供电模块和外部参数测试模块连接；氢气通过所述进气孔进入所述气体分流管道，所述气体分流管道将所述氢气排入所述金属腔体中；所述温度控制设备用于将所述金属腔体内部的温度控制在预设值；所述外部供电模块通过所述真空法兰盘对所述试验器件施加偏置电压，所述外部参数测试模块通过所述真空法兰盘获取施加偏置电压前和施加偏置电压后的所述试验器件的参数值。

【技术特征摘要】
1.一种氢效应试验箱，包括金属腔体、气体分流管道、真空法兰盘和温度控制设备，其特征在于，所述气体分流管道和所述温度控制设备均设置在所述金属腔体的内部；其中，所述金属腔体的侧壁上设置进气孔，所述气体分流管道通过所述进气孔与所述金属腔体连接；所述真空法兰盘设置在所述金属腔体的侧壁上，所述真空法兰盘的第一接线柱通过线缆与所述金属腔体内部的试验器件连接，所述真空法兰盘的第二接线柱适于与外部供电模块和外部参数测试模块连接；氢气通过所述进气孔进入所述气体分流管道，所述气体分流管道将所述氢气排入所述金属腔体中；所述温度控制设备用于将所述金属腔体内部的温度控制在预设值；所述外部供电模块通过所述真空法兰盘对所述试验器件施加偏置电压，所述外部参数测试模块通过所述真空法兰盘获取施加偏置电压前和施加偏置电压后的所述试验器件的参数值。2.如权利要求1所述的氢效应试验箱，其特征在于，所述金属腔体包括：金属盒体、密封圈和金属盖板；所述金属盒体的内部设置所述气体分流管道和所述温度控制设备，所述金属盒体的侧壁上设置所述进气孔和所述真空法兰盘；所述金属盒体通过所述密封圈与所述金属盖板密封连接。3.如权利要求2所述的氢效应试验箱，其特征在于，所述金属盒体的侧壁上还设置：出气孔；所述金属腔体内部的废气通过所述出气孔排出。4.如权利要求1至3任一项所述的氢效应试验箱，其特征在于，所述温度控制设备包括：至少四个温度传感器和至少两个加热丝；各个所述温度传感器用于检测所述金属腔体内部的温度；各个所述加热丝用于根据各个所述温度传感器检测的温度加热。5.如权利要求1至3任一项所述的氢效应试验箱，其特征在于，所述氢效应试验箱还包括：包覆在所述金属腔体外侧壁的保温材料；所述保温材料用于对所述金属腔体的内部进行保温。6.如权利要求5所述的氢效应试验箱，...

【专利技术属性】
技术研发人员：席善斌，裴选，彭浩，高金环，张魁，高东阳，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13