一种吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法、系统及存储介质，方法包括：建立中空三维屏蔽模型和三维界面网格模型；模拟X射线照射三维模型，获取半导体层不同位置网格中沉积的能量；根据获取到的不同位置网格中沉积的能量、半导体层密度及网格体积得到半导体层不同深度的吸收剂量。本发明专利技术通过预先建立三维屏蔽模型和三维界面网格模型，模拟X射线照射三维屏蔽模型，可对初级粒子以及所有的次级粒子进行跟踪从而得到半导体层精确的吸收剂量；通过三维屏蔽模型能够减弱金与半导体层界面的剂量增强效应，进一步提高吸收剂量测量的准确性；通过对半导体层进行网格划分，能够测量半导体任意位置的吸收剂量。

A quantitative Monte Carlo simulation method, system and storage medium for absorbed dose

【技术实现步骤摘要】
一种吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法、系统及存储介质
本专利技术涉及辐射剂量学
，尤其涉及的是一种吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法、系统及存储介质。
技术介绍
随着半导体集成电路技术的飞速发展，为了改善器件性能，许多器件都采用内部镀金的Kovar封装，镀金层与灵敏区材料层形成了高低原子序数材料结构。由于高原子序数材料金对低能光子有较大的光电截面，因而当这部分低能光子辐照在半导体器件中的灵敏区时，将在金中产生大量的二次电子，部分次级电子进入交界面的半导体灵敏区中，在灵敏区产生剂量增强效应，从而使器件灵敏区沉积的能量超过了常规方法测量的平衡剂量值，器件损伤水平超过了预期，严重影响器件寿命和可靠性。目前在半导体器件辐射效应的研究中,吸收剂量的测量是在满足次级电子平衡等条件下，应用空腔电离理论，构造一个剂量计模体系统来测量标准介质或材料中的吸收剂量，然后换算至同样辐照条件下的其他感兴趣材料的吸收剂量，但由于半导体灵敏区尺寸及其窄小及剂量增强效应的影响，吸收剂量实验测试困难，测量结果不精确。而且现有测量吸收剂量时只能将薄膜剂量片放在金与半导体器件之间测量薄膜剂量片放置区域的吸收剂量，当需要其它区域吸收剂量参数时需要重复多次测量，操作麻烦。因此，现有技术有待于进一步的改进。
技术实现思路
鉴于上述现有技术中的不足之处，本专利技术的目的在于为用户提供一种吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法、系统及存储介质，克服现有技术中由于半导体灵敏区尺寸及其窄小及剂量增强效应的影响，吸收剂量实验测试困难，测量结果不精确，只能测量薄膜剂量片放置区域的吸收剂量的缺陷。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：建立中空三维屏蔽模型；根据半导体器件材料特性，在所述三维屏蔽模型内建立由金薄膜层和半导体层组成的三维界面网格模型；模拟X射线照射所述三维屏蔽模型，获取X射线入射到所述半导体层不同位置网格中沉积的能量；根据获取到的不同位置网格中沉积的能量、所述半导体层密度及网格体积得到所述半导体层不同深度的吸收剂量。所述的吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法，其中，所述三维屏蔽模型由铅外层和铝内层构成。所述的吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法，其中，所述建立中空三维屏蔽模型的步骤包括：通过预先设定的栅元卡确定铅外层和铝内层的形状和大小，通过预先设定的曲面卡确定铅外层和铝内层的位置，通过预先设定的材料卡确定铅外层和铝内层的密度建立中空三维屏蔽模型。所述的吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法，其中，所述根据半导体器件材料特性，在所述三维屏蔽模型内建立由金薄膜层和半导体层组成的三维界面网格模型的步骤包括：根据半导体器件材料特性，通过预先设定的曲面卡在所述三维屏蔽模型内建立由金薄膜层和半导体层组成的三维界面模型；将所述半导体层沿深度方向和XY方向进行网格划分，建立由金薄膜层和半导体层组成的三维界面网格模型。所述的吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法，其中，所述半导体层沿深度方向划分的网格数为4层5um、4层10um以及45层100um。所述的吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法，其中，所述模拟X射线照射所述三维屏蔽模型的步骤包括：通过预先设定的源卡获取X射线的发射方向和能量大小，模拟X射线照射所述三维屏蔽模型。所述的吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法，其中，所述X射线垂直照射到所述三维屏蔽盒上，所述X射线粒子数为2e9。所述的吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法，其中，所述根据获取到的不同位置网格中沉积的能量、所述半导体层密度及网格体积得到所述半导体层不同深度的吸收剂量的步骤具体包括：根据所述半导体层密度及网格体积得到所述半导体层不同位置网格的质量；将获取到的不同位置网格中沉积的能量除以对应位置网格的质量得到所述半导体层不同深度的吸收剂量。一种吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟系统，其中，包括：处理器、与处理器通信连接的存储介质，所述存储介质适于存储多条指令；所述处理器适于调用所述存储介质中的指令，以执行实现上述任一项所述的吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法的步骤。一种存储介质，其上存储有多条指令，其中，所述指令适于由处理器加载并执行，以执行实现上述任一项所述的吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法的步骤。本专利技术的有益效果：本专利技术预先建立三维屏蔽模型和三维界面网格模型，然后模拟X射线照射三维屏蔽模型，可对初级粒子以及所有的次级粒子进行跟踪从而得到半导体器件精确的吸收剂量。通过三维屏蔽模型能够减弱金与半导体层界面的剂量增强效应，进一步提高吸收剂量测量的准确性；通过对半导体层进行网格划分，能够测量半导体任意位置的吸收剂量，且模拟方法无需构建实际模型就能得到最优的测量参数，为实际测量提供指导方向。附图说明图1是本专利技术提供的一种吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法的较佳实施例的流程图；图2是本专利技术建立的三维模型的结构示意图；图3是本专利技术模拟150keV的X射线照射三维模型时，建立三维屏蔽模型和未建立三维屏蔽模型时半导体层不同深度的吸收剂量分布对照图；图4是本专利技术模拟200keV的X射线照射三维模型时，建立三维屏蔽模型和未建立三维屏蔽模型时半导体层不同深度的吸收剂量分布对照图；图5是本专利技术模拟150keV的X射线照射三维模型时，穿过铅外层和铝内层的次级电子能谱；图6是本专利技术模拟200keV的X射线照射三维模型时，穿过铅外层和铝内层的次级电子能谱；图7是本专利技术提供的一种吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟系统的功能原理图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为了解决现有技术中由于半导体灵敏区尺寸及其窄小，吸收剂量实验测试困难，测量结果不精确的问题，本专利技术提供了一种吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法。请参照图1和图2，图1是本专利技术提供的一种吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法较佳实施例的流程图；图2是本专利技术建立的三维模型的结构示意图。在本专利技术的较佳实施例中，所述吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法有四个步骤：S1、建立中空三维屏蔽模型。在一具体实施方式中，由于现有器件为了改善器件性能，常常采用内部镀金的Kovar封装，由于高原子序数材料金对低能光子有较大的光电截面，部分次级电子进入交界面的半导体灵敏区中，在灵敏区产生剂量增强效应，从而影响半导体器件吸收剂量的定量分析。因此，如图2所示，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法，其特征在于，包括：/n建立中空三维屏蔽模型；/n根据半导体器件材料特性，在所述三维屏蔽模型内建立由金薄膜层和半导体层组成的三维界面网格模型；/n模拟X射线照射所述三维屏蔽模型，获取X射线入射到所述半导体层不同位置网格中沉积的能量；/n根据获取到的不同位置网格中沉积的能量、所述半导体层密度及网格体积得到所述半导体层不同深度的吸收剂量。/n

【技术特征摘要】
1.一种吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法，其特征在于，包括：
建立中空三维屏蔽模型；
根据半导体器件材料特性，在所述三维屏蔽模型内建立由金薄膜层和半导体层组成的三维界面网格模型；
模拟X射线照射所述三维屏蔽模型，获取X射线入射到所述半导体层不同位置网格中沉积的能量；
根据获取到的不同位置网格中沉积的能量、所述半导体层密度及网格体积得到所述半导体层不同深度的吸收剂量。


2.根据权利要求1所述的吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法，其特征在于，所述三维屏蔽模型由铅外层和铝内层构成。


3.根据权利要求2所述的吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法，其特征在于，所述建立中空三维屏蔽模型的步骤包括：
通过预先设定的栅元卡确定铅外层和铝内层的形状和大小，通过预先设定的曲面卡确定铅外层和铝内层的位置，通过预先设定的材料卡确定铅外层和铝内层的密度建立中空三维屏蔽模型。


4.根据权利要求1所述的吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法，其特征在于，所述根据半导体器件材料特性，在所述三维屏蔽模型内建立由金薄膜层和半导体层组成的三维界面网格模型的步骤包括：
根据半导体器件材料特性，通过预先设定的曲面卡在所述三维屏蔽模型内建立由金薄膜层和半导体层组成的三维界面模型；
将所述半导体层沿深度方向和XY方向进行网格划分，建立由金薄膜层和半导体层组成的三维界面网格模型。


5.根据权利要求4所述的吸收剂量的定量蒙特卡罗模拟方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴正新，孙慧斌，何承发，赵海歌，刘国卿，胡世鹏，钟健，甘林，罗奇，郝昕，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44