【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体测试技术和x射线探测，具体涉及一种定量评估像素型x射线传感器裸片性能的方法。
技术介绍
1、通过x射线空间观测发现和探测黑洞、中子星，定位引力波等天体的光变现象，为揭示天体本质、演化及其物理过程、极端引力条件下的广义相对论、极端密度条件下的量子色动力学和极端磁场条件下的量子电动力学等基本规律提供重要依据。国际上著名的x射线观测望远镜有chandra、xmm-newton、suzaku、nicer、rosat和韦伯等。我国在发射“慧眼(insight hard x-ray modulation telescope，hxmt)”卫星后又规划了“爱因斯坦探针(einstein probe，ep)”和“增强型时变与偏振天文台(enhanced x-ray timing andpolarimetry mission，extp)”等一系列x射线专项卫星。同时，随着x射线脉冲星导航、计时和通信等新兴空间工程的引领，对x射线观测设备提出了新的性能要求。
2、基于半导体工艺的像素型x射线传感器因探测效率高、体积小、可成像、可计时，在空间x射线观测中的应用越来越广泛。像素型x射线传感器通常需要在封装完成和后端的电子学系统连接到一起才能测试评估其电学性能，评估周期长且干扰因素很多，难以准确评估传感器的性能参数，一旦产生故障，问题排查非常困难。
技术实现思路
1、针对
技术介绍
中提出的问题，本专利技术针对上述问题，本专利技术提出一种对像素型x射线传感器裸片性能评估方法，包括如
2、s1、耗尽层厚度测试；
3、s2、外观、像素阵列、像素中心距、保护环宽度和输出阳极焊盘测试；
4、s3、单个芯片低电压击穿测试；
5、s4、全耗尽电压和结电容测试；
6、s5、像素暗电流测试；
7、s6、暗电流与温度曲线测试；
8、s7、能量分辨率测试；
9、s8、电荷收集效率测试；
10、s9、总剂量和电子辐照测试。
11、其中，步骤s1的具体过程为：
12、利用精密台阶测试仪直接对传感器晶圆进行厚度检测，全耗尽状态下，传感器芯片厚度t1、全耗尽层的厚度t2和晶圆的厚度t3相同，即：t1＝t2＝t3为合格。
13、其中，步骤s2的具体过程为：
14、采用电子显微镜对正式芯片和待测试陪片进行检查，将测试结果与设计结果进行对比，测试参数包括外观、像素阵列、像素中心距、保护环宽度尺寸、输出阳极焊盘尺寸。
15、其中，步骤s3的具体过程为：
16、采用静态测试样本进行测试，利用探针台和半导体测试仪给待测像素加电测试；加载电压设置需要结合芯片实际加电需求和测试仪器加电能力，测试参数包括阴极电压、保护环电压、收集阳极电压、待测像素电压、是否低电压击穿。
17、其中，步骤s4的具体过程为：
18、对硅半导体传感器，硅体处于全耗尽状态时，其结电容最小，并且不会随着耗尽电压的增大发生变化；基于该特性，利用半导体测试仪对传感器进行c-v测试，根据c-v测试曲线判断耗尽电压，c-v曲线拐点处的电压即为全耗尽电压；
19、采用半导体测试仪c-v模块，给陪片的阴极面加载电压正高压，电压范围0v～﹢hv，所有像素阳极面施加0v，c-v曲线拐点处的电压值和电容值即为陪片的全耗尽电压和电容；正式芯片像素的耗尽电压和电容计算公式如下：
20、v陪耗＝v正耗
21、c正耗＝c陪耗/k
22、k＝a陪片/a正片。
23、其中，步骤s5的具体过程为：
24、该项测试采用静态测试样本进行测试；
25、对于硅传感器，受到光照环境和温度的影响，存在各种电流噪声，当pn结处于全耗尽状态时，暗电流达到一个稳定值，在小范围电压内，不会改变，基于这一特性，在无源常温情况下，给传感器施加全耗尽电压，基于i＝u/r，测得电流值即为暗电流值；
26、利用探针直接给陪片加载工作电压，阳极电压值v1为0，阴极加载电压v耗，读取收集阳极暗电流值i陪，依据以下公式计算出对应的正片像素暗电流：
27、i正＝i陪/k
28、k＝a陪片/a正片。
29、其中，步骤s6的具体过程为：
30、该项测试采用静态测试样本进行测试；
31、温度对暗电流有决定性的影响，x射线探测器系统的二级温控需要根据暗电流与温度关系进行设计；基于此需求，开展暗电流—温度测试；
32、测试过程中传感器的工作电压设定为v耗，在不同的温度点下进行暗电流信息采集，采集温度步长20℃，理想温度采集范围室温-50℃～70℃。
33、其中，步骤s7的具体过程为：
34、该项测试采用动态测试样本进行测试；测试时将陪片的三个像素分别键合到fet管脚上，用fe55放射源照射传感器，信号提取模块分别采集三个像素输出的动态信号值；
35、信号提取模块提取信号的幅值信息，电压信号通过跟随器，增大驱动能力，然后输入差分放大器，转成差分信号，通过adc进行数模转换，在fpga中进行数据打包，最后传输到上位机；当采集样品达到100000后停止采集，对所采集的数据进行统计分析，提取信号的能量分辨率。
36、其中，步骤s8的具体过程为：
37、该项测试采用静态测试样本进行测试；
38、电荷收集效率指标需要根据能量分辨率测试中采集到的脉冲信号幅值；利用标准单色射线源fe55进行测试，获取不同能量点的信息，通过标校建立起：光子能量(kev)—输出信号幅值(v)—能量分辨率(kev)—电荷收集效率(％)这四者的对应关系；
39、a2的取值是在忽略叠加噪声信号的情况下，取信号幅值分布曲线半高宽内信号的所有事件幅值的平均值；
40、光子能量用ei表示，传感器输出信号幅值为a1，示波器采集到信号幅值为a2，则a1和a2之间的关系为a2＝a·a1+b；根据这一关系解算出a1的值；根据a1估算出收集的电荷数量n1，将n1和理论计算电荷量n0进行比较从而得出相对的电荷收集效率ccr＝n1/n0。
41、其中，步骤s9的具体过程为：
42、s91、总剂量测试
43、该项测试采用动态测试样本进行测试；
44、针对空间在轨应用需求，开展总剂量测试，评估传感器的抗辐照特性；根据辐照时间和传感器面积计算出辐照的剂量，按照在轨工作5年的工作寿命估算，总剂量500gy(si)；
45、辐射源：用活度为3kci的γ射线放射源60co照射传感器；
46、辐射剂量率：辐射剂量率为0.01～0.05gy(si)/s；试验剂量率的选择应保证试验样品在射线垂直方向的剂量率不均匀性应小于10％，平行方向上的剂量率不均匀性小于20％；当试验样品在射线平行方向上的剂量率不均性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种定量评估像素型X射线传感器裸片性能的方法，其特征在于，其包括如下的测试步骤：
2.根据权利要求1所述的一种定量评估像素型X射线传感器裸片性能的方法，其特征在于，步骤S1的具体过程为：
3.根据权利要求1所述的一种定量评估像素型X射线传感器裸片性能的方法，其特征在于，步骤S2的具体过程为：
4.根据权利要求1所述的一种定量评估像素型X射线传感器裸片性能的方法，其特征在于，步骤S3的具体过程为：
5.根据权利要求1所述的一种定量评估像素型X射线传感器裸片性能的方法，其特征在于，步骤S4的具体过程为：
6.根据权利要求1所述的一种定量评估像素型X射线传感器裸片性能的方法，其特征在于，步骤S5的具体过程为：
7.根据权利要求1所述的一种定量评估像素型X射线传感器裸片性能的方法，其特征在于，步骤S6的具体过程为：
8.根据权利要求1所述的一种定量评估像素型X射线传感器裸片性能的方法，其特征在于，步骤S7的具体过程为：
9.根据权利要求1所述的一种定量评估像素型X射线传感器裸片性能的方法，
10.根据权利要求1所述的一种定量评估像素型X射线传感器裸片性能的方法，其特征在于，步骤S9的具体过程为：
...【技术特征摘要】
1.一种定量评估像素型x射线传感器裸片性能的方法，其特征在于，其包括如下的测试步骤：
2.根据权利要求1所述的一种定量评估像素型x射线传感器裸片性能的方法，其特征在于，步骤s1的具体过程为：
3.根据权利要求1所述的一种定量评估像素型x射线传感器裸片性能的方法，其特征在于，步骤s2的具体过程为：
4.根据权利要求1所述的一种定量评估像素型x射线传感器裸片性能的方法，其特征在于，步骤s3的具体过程为：
5.根据权利要求1所述的一种定量评估像素型x射线传感器裸片性能的方法，其特征在于，步骤s4的具体过程为：
6....
【专利技术属性】
技术研发人员：宋娟，刘金胜，王博，徐振华，王文丛，李璟璟，徐延庭，
申请(专利权)人：山东航天电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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