用于射线辐照实验的探针台系统及实验方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及到半导体器件和集成电路等抗辐射测试的技术领域，特指一种用于射线辐照实验的探针台系统及实验方法，尤其是适用于X、T射线辐照实验。
【背景技术】
[0002]太空中运行的航天器时刻处在宇宙射线的辐射中，长期的宇宙射线辐射会使航天器上的半导体器件和集成电路性能退化甚至失效，这称为电离总剂量效应。航天器的安全可靠运行依赖于这些半导体器件和集成电路的正常工作，这些半导体器件和集成电路受电离总剂量效应影响会逐渐发生性能退化甚至失效，有可能对航天器造成致命的损害。因此，研究半导体器件和集成电路的电离总剂量效应、寻找抗电离总剂量效应的措施，对国家航天事业的发展具有十分重要的意义。
[0003]为了掌握半导体器件和集成电路电离总剂量效应的特征，评估半导体器件和集成电路抗电离总剂量效应措施的效果，在地面上进行电离总剂量效应的模拟实验必不可少。主要的地面模拟实验方法有γ射线辐照实验方法和X射线辐照实验方法。中国航天行业标准QJ 10004-2008 “宇航用半导体器件总剂量辐照实验方法”规定了半导体器件和集成电路的γ射线辐照实验方法，该方法采用能够放射γ射线(伽马射线)的钴60元素作为辐照源在地面对半导体器件和集成电路进行辐照，测试半导体器件和集成电路在γ射线辐照前后性能的变化，对半导体器件和集成电路抗电离总剂量效应的能力进行考核。美国军用标准STD-ASTM F1467-99 “Standard Guide for Use of an X-Ray Tester ( ? 1keVPhotons) in 1nizing Radiat1n Effects Testing of Semiconductor Devices andMicrocircuits(半导体器件和微电路等效1keV X射线总剂量效应实验标准指南)”规定了半导体器件和集成电路的X射线辐照实验方法，该方法采用X射线发生装置产生等效1keV的X射线在地面对半导体器件和集成电路进行辐照，测试半导体器件和集成电路在X射线辐照前后功能性能的变化，对半导体器件和集成电路抗电离总剂量效应的能力进行考核。
[0004]为保证功能和质量，半导体器件和集成电路行业通常需要对半导体器件和集成电路(简称芯片)进行电性能测试，广泛采用探针台作为测试系统和微小的芯片之间的电连接通道。探针台是连接芯片输入输出接口和测试系统的装置，主要由探针台架、样品托板、探针座、电学探针、显微镜和控制系统等部件组成。探针台架是探针台的骨架结构，用于保持探针与被测芯片输入输出接口电学连接的稳固性;样品托板固定被测芯片;探针是尖端极细的导电金属针，多根探针分别固定在多个探针座中，各探针的尖端接触被测芯片的各输入输出接口。探针座固定在探针台架上，探针座的导线连接测试系统。探针台的探针座和样品托板的位置可以进行手动控制或由探针台的控制系统进行自动控制，探针尖端的位置随探针座位置的移动而移动，从而控制探针尖端与被测芯片输入输出接口的接触。显微镜安装在探针台架上，用于观察探针的尖端与被测芯片的输入输出接口的接触情况。
[0005]现有的探针台系统为了保护工作人员的安全，一般在探针测试平台外面增加辐射防护暗箱。该系统对操作人员的辐射防护考虑周全，但是未对探针台本身进行辐射防护。探针座、显微镜等部件可能含有半导体器件和集成电路，如自动定位探针座内部步进电机的驱动电路、具有图像采集功能的显微镜内部的摄像头，都包含半导体器件或集成电路芯片。这些芯片均位于辐射防护暗箱内，长期的X射线或γ射线辐照会导致其性能快速退化甚至失效，使探针台使用寿命缩短。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种能够减小辐射源发射的射线对除待测芯片之外其它含有集成电路部件的影响、从而延长使用寿命的用于射线辐照实验的探针台系统及实验方法。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
一种用于射线辐照实验的探针台系统，它包括:
探针，固定在探针座上；
探针台，包括探针台架和样品托板，所述样品托板上安装有用来放置待测芯片的射线辐射屏蔽盒;在所述射线辐射屏蔽盒上与探针对着的侧面壁上设有狭缝，所述探针的尖端通过狭缝进入射线辐射屏蔽盒接触待测芯片的输入输出接口；
所述显微镜和射线发生装置，安装在探针台的探针台架上，且所述显微镜和射线发生装置在探针台架上可移动。
[0008]作为本发明系统的进一步改进:所述狭缝处覆盖有一挡片，所述挡片用来包裹探针的周围以防止射线泄露。
[0009]作为本发明系统的进一步改进:所述挡片为铅橡胶片。
[0010]作为本发明系统的进一步改进:所述挡片上开设有供探针穿过的缝。
[0011]作为本发明系统的进一步改进:所述射线辐射屏蔽盒上还设有供显微镜和射线发生装置穿过的孔;所述射线发生装置伸入射线辐射屏蔽盒时与孔形成卡合配合。
[0012]作为本发明系统的进一步改进:所述射线发生装置通过线缆连接射线发射控制器，所述探针台的探针座通过导线连接测试系统。
[0013]作为本发明系统的进一步改进:还包括一辐射防护暗箱，所述探针台、射线发生装置、显微镜、待测芯片均设置在辐射防护暗箱内部;所述测试系统和射线发射控制器位于辐射防护暗箱外。
[0014]作为本发明系统的进一步改进:所述辐射防护暗箱的内壁上贴设有防辐射层。
[0015]本发明还提供了一种基于上述用于射线辐照实验的探针台系统的实验方法，步骤为:
S1:将射线发生装置通过射线辐射屏蔽盒上的孔伸入到射线辐射屏蔽盒中，对待测芯片进行射线照射；
S2:完成射线照射后，关闭射线发生装置；
S3:移动显微镜至射线辐射屏蔽盒的上方，将显微镜伸入到射线辐射屏蔽盒中，观察待测芯片的性能。
[0016]作为本发明实验方法的进一步改进:当探针的尖端接触待测芯片的输入输出接口之后，在对待测芯片进行射线辐射之前，先通过显微镜对探针尖端与待测芯片的接触进行调整；当对待测芯片进行射线辐照实验时，将探针台的显微镜从射线辐射屏蔽盒中取出，再将射线发生装置的伸入射线辐射屏蔽盒中。
[0017]与现有技术相比，本发明的优点在于:本发明的用于射线辐照实验的探针台系统及实验方法，通过将待测芯片放置在射线辐射屏蔽盒内，探针的尖端通过刺穿设置射线辐射屏蔽盒外侧壁上的含铅橡胶片进入射线辐射屏蔽盒，当对芯片进行辐射时，射线发生装置伸入射线辐射屏蔽盒时与射线辐射屏蔽上端的孔卡合，射线的范围局限在射线辐射屏蔽盒内，而探针的尖端通过铅橡胶片进入射线辐射屏蔽盒的同时也不会造成射线的泄露，不仅能够防止射线辐照实验时附近人员受到射线辐射，还能够防止探针台本身含有的芯片受到射线辐射，减小射线对待测芯片之外的含有集成电路部件的损害，延长了其它部件的使用寿命。
【附图说明】
[0018]图1是本发明在具体应用实例中的结构原理示意图。
[0019]图2是本发明在具体应用实例中的使用状态示意图。
[0020]图例说明:
1、辐射防护暗箱;2、探针台；3、射线发生装置;4、测试系统；5、射线发射控制器;6、线缆;7、探针座;8、导线;9、线缆接口； 10、导线接口； 11、探针台架；12、显微镜；13、样品托板；14、射线辐射屏蔽盒;15、待测芯片；16、挡片；17、探针;18、孔。
【具体实施方式】
[0021]以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0022]如图1和图2所示，本发明的用于射线辐照实验的探针台系统，主要适用于Χ、γ等射线的辐照实验;它包括:
探针17，固定在探针座7上；
探针台2，包括探针台架11和样品托板13，样品托板13上安装射线辐射屏蔽盒14，待测芯片15固定在射线辐射屏蔽盒14的底部;在射线辐射屏蔽盒14上与探针17对着的侧面壁上设有狭缝(本实例中以两个探针座7为例示出)，探针17的尖端通过狭缝进入射线辐射屏蔽盒14接触待测芯片15的输入输出接口。
[0023]显微镜12和射线发生装置3，安装在探针台2的探针台架11上，且显微镜12和射线发生装置3在探针台架11上可移动；
在具体应用实例中，设置一挡片16用来覆盖上述狭缝。挡片16可以采用铅橡胶片或其他材质。以铅橡胶片为例，由于橡胶柔软且有厚度，可以较好地包裹探针17周围，防止射线泄露。由于橡胶较厚，探针17很难刺穿铅橡胶片，作为优化方案进一步可以在铅橡胶片上开缝，令探针17插进去即可。
[0024]在具体应用实例中，射线辐射屏蔽盒14上还设有孔18，主要用于射线发生装置3或显微镜12伸入射线辐射屏蔽盒14，进行对待测芯片15的进行射线辐射或观察。进一步，射线发生装置3伸入射线辐射屏蔽盒14时会与孔18形成卡合配合，这样当射线发生装置3伸入射线辐射屏蔽盒14时，射线(如X射线)就不能从孔18与射线发生装置3之间的缝隙泄漏