一种SRAM存储器的抗总剂量效应验证方法技术

本发明专利技术公开并提供了一种能节约成本、提升验证效果、充分还原工作场景的SRAM存储器的抗总剂量效应验证方法。本发明专利技术通过摸底试验后再进行考核试验。在摸底试验后，根据摸底试验结果，选择最劣偏置进行正式考核试验，试验过程中不进行中间电测试，辐照到规定的总剂量停止辐照，进行电参数测试：a)电参数合格则进行50%规定的总剂量辐照

【技术实现步骤摘要】
一种SRAM存储器的抗总剂量效应验证方法


[0001]本专利技术涉及一种抗总剂量效应验证方法,特别涉及一种SRAM存储器的抗总剂量效应验证方法。

技术介绍

[0002]立体封装存储器在现代航天领域中起着关键的作用，但由于航天存储器所处的特殊运行环境, 其抗电离总剂量是重要的指标之一。宇宙空间存在着大量的宇宙射线、电磁辐射、高能粒子等辐照源，这些辐照源作用在半导体逻辑器件或存储器上，比如静态随机存储器（SRAM），会引发器件产生总剂量效应（TID）、位移损伤效应及单粒子效应。TID主要由带电粒子( 如电子、质子等) 或C射线辐射诱生电荷导致半导体器件电参数发生变化。TID会在半导体器件内产生过量的电子空穴对, 进而导致器件内部不同位置发生一系列电性能变化, 包括: 参数漂移、漏电流增大、1/ f 噪声增大、功能失效等, 当电学性能的退化达到一定程度将使器件严重损伤甚至失效。为此，很有必要在地面上进行相应的模拟实验，筛选出符合宇航用的高性能、高可靠器件。
[0003]航天器在太空中为了节约能源及考虑延长其自身寿命，不同时间段让内部器件往往处在三种状态交替：内部器件关机中（对应冷备份偏置），内部器件待机中（对应静态偏置），内部器件工作中（对应动态偏置）。现有验证方法通常只采用其中一种偏置进行试验验证，比如对SRAM存储器在一种偏置下的抗总剂量效应验证方法是利用带电粒子( 如电子、质子等) 或C射线辐射诱生电荷导致半导体器件电参数发生变化进行验证考核，进而研究其效应的规律性和依赖因素，为宇航型号用元器件的选型和加固设计提供参考。
[0004]在采用其中一种偏置进行试验验证的情况下，偏置电压选择推荐工作电压的典型值，可见现有验证方法在器件试验中不够充分，没有能够全面的模拟器件在太空中的工作场景，且对于不同类型器件在不同工作电压、不同偏置下抗电离总剂量指标是不一样的。另外由于TID为破坏性试验，宇航器件正式考核试验时样品数要求较高，一般试验样本为10只，每只样品为正样级，器件成本非常高，假如对每一种偏置都进行试验验证，那么试验验证的成本将会成倍增加。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种能节约成本、提升验证效果、充分还原工作场景的SRAM存储器的抗总剂量效应验证方法。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：一种SRAM存储器的抗总剂量效应验证方法包括如下步骤：a、摸底试验，所述摸底试验包括如下步骤：
①
样品选择和放置，在冷备份偏置T1、静态偏置T2、动态偏置T3这三组条件下各放置N个SRAM存储器样品；
②
剂量率选择和剂量测量，选定剂量率后对步骤
①
中的三组样品在各自的偏置状
态下同时进行辐照，同时对辐照剂量进行测量；
③
当辐照中间点总剂量时，将三组样品拿出来进行电参数测试；
④
完成电参数测试后的样品继续在各自的偏置状态下进行辐照，直至到规范规定的总剂量；
⑤
对完成总剂量辐照的三组样品拿出来进行电参数测试，测试合格的样品回到步骤
④
，增加总剂量后对测试合格的样品继续辐照；对于测试不合格的样品则进入到步骤
⑥
；
⑥
将测试合格的样品进行室温退火；
⑦
对完成室温退火后的样品进行电参数测试；
⑧
电参数测试完成后结束摸底试验；b、考核试验：根据摸底试验选出最劣偏置条件为试验偏置T4,在试验偏置T4条件下进行考核试验。
[0007]进一步，步骤b中的考核试验包括如下步骤：B1、样品选择和放置，在试验偏置T4条件下放置M个SRAM存储器样品；B2、剂量率选择和剂量测量，选定剂量率后对步骤B1中的样品在试验偏置T4状态下进行辐照，同时对辐照剂量进行测量；B3、当辐照中间点总剂量时，将样品拿出来进行电参数测试；B4、完成电参数测试后的样品继续在试验偏置T4状态下进行辐照，直至到规范规定的总剂量；B5、对完成总剂量辐照的样品拿出来进行电参数测试，测试合格的样品进入步骤B8，对于测试不合格的样品则进入步骤B6；B6、将测试合格的样品进行室温退火；B7、对完成室温退火后的样品进行电参数测试，测试合格的样品进入步骤B8，对于测试不合格的样品判定为不合格样品；B8、对测试合格的样品进行50%过辐照，50%过辐照为进行规定总剂量的50%的总剂量辐照试验；B9、50%过辐照后不进行电参数测试，直接进行高温退火试验，高温退火试验后进行电参数测试，对于该步骤中测试不合格的样品判定为不合格样品，对于该步骤中测试合格的样品判定为合格样品，随后结束考核试验。
[0008]进一步，所述步骤B6中的室温退火为在试验偏置T4状态下将环境温度设置为24℃
±
6℃，持续168小时；所述步骤B9中的高温退火试验为在试验偏置T4状态下将环境温度设置为100℃
±
6℃，持续168小时。
[0009]进一步，在冷备份偏置T1、静态偏置T2、动态偏置T3这三组条件下各放置SRAM存储器样品的数量N与在试验偏置T4条件下放置SRAM存储器样品数量M的关系为3N+M<3M。
[0010]进一步，在冷备份偏置T1、静态偏置T2、动态偏置T3这三组条件下各放置SRAM存储器样品的数量N为2；在试验偏置T4条件下放置SRAM存储器样品数量M为10。
[0011]本专利技术的有益效果是：对于SRAM存储器的抗总剂量效应验证方法，传统的相关验证方法往往只是采用分组中的一种或是两种方法对器件进行抗总剂量效应考核验证，往往很难保证总剂量效应数据是否全面等。相对传统的相关验证方法，本专利技术的优点：由于TID为破坏性试验，宇航器件正式考核试验时样品数要求较高（试验样本为10只），每只样品为
正样级，器件成本非常高，通过一种有效的TID试验方法，前期可以充分验证器件的抗总剂量效应指标，避免在正式考核时造成器件成本、试验费用浪费。
[0012]本专利技术通过验证SRAM存储器的抗总剂量效应性能，为宇航型号用元器件的选型和加固设计提供参考。同时根据SRAM存储器工作原理及对总剂量效应在实际空间应用环境，不同的分组测试方法对SRAM存储器的抗总剂量效应的判据有很大差异，保护其事件检测方法。
附图说明
[0013]图1是静态偏置辐射电路示意图；图2是本专利技术的验证方法流程图；图3是T1~T3分组总剂量辐照试验流程图；图4是T4分组总剂量辐照试验流程图。
具体实施方式
[0014]如图2所示，本专利技术的验证方法对包括摸底试验和考核试验。摸底试验根据偏置条件不同又分为T1冷备份偏置、T2静态偏置、T3动态偏置。在总剂量辐照过程中采用上述三种偏置条件进行摸底试验，每种偏置条件辐照样品数为2只，采用多次辐射方式，在90krad(Si)、100krad(Si)、120krad(Si)、150krad(Si)等总剂量点进行测试，一直辐照到样品失效为止。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SRAM存储器的抗总剂量效应验证方法，其特征在于：所述一种SRAM存储器的抗总剂量效应验证方法包括如下步骤：摸底试验，所述摸底试验包括如下步骤：
①
样品选择和放置，在冷备份偏置（T1）、静态偏置（T2）、动态偏置（T3）这三组条件下各放置N个SRAM存储器样品；
②
剂量率选择和剂量测量，选定剂量率后对步骤
①
中的三组样品在各自的偏置状态下同时进行辐照，同时对辐照剂量进行测量；
③
当辐照中间点总剂量时，将三组样品拿出来进行电参数测试；
④
完成电参数测试后的样品继续在各自的偏置状态下进行辐照，直至到规范规定的总剂量；
⑤
对完成总剂量辐照的三组样品拿出来进行电参数测试，测试合格的样品回到步骤
④
，增加总剂量后对测试合格的样品继续辐照；对于测试不合格的样品则进入到步骤
⑥
；
⑥
将测试合格的样品进行室温退火；
⑦
对完成室温退火后的样品进行电参数测试；
⑧
电参数测试完成后结束摸底试验；b、考核试验：根据摸底试验选出最劣偏置条件为试验偏置（T4）,在试验偏置（T4）条件下进行考核试验。2.根据权利要求1所述的一种SRAM存储器的抗总剂量效应验证方法，其特征在于：步骤b中的考核试验包括如下步骤：B1、样品选择和放置，在试验偏置（T4）条件下放置M个SRAM存储器样品；B2、剂量率选择和剂量测量，选定剂量率后对步骤B1中的样品在试验偏置（T4）状态下进行辐照，同时对辐照剂量进行测量；B3、当辐照中间点总剂量时，将样品拿出来进行电...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜军，陈像，王烈洋，李光，龚永红，刘雯智，
申请(专利权)人：珠海欧比特电子有限公司，
类型：发明
国别省市：