集成电路空间静电放电脉冲精确注入系统及测试方法

1.本发明属于空间静电放电脉冲模拟领域，特别是涉及一种集成电路空间静电放电脉冲精确注入系统及测试方法。


背景技术：

2.在复杂的空间辐射环境中，高能粒子对航天器产生多种环境效应，引起航天器异常，其中空间静电放电(space electrostatic discharge,sesd)是导致航天器用电子器件电路故障的主要因素之一。sesd诱发故障的主要表现为器件数据或逻辑状态跳变、工作模式非受控切换、执行机构操作异常、器件烧毁等。
3.在无屏蔽措施防护下，静电放电脉冲引发的空间电磁场辐射方式通过空气或真空耦合至被测集成电路，引发器件故障。但是由于电磁场辐射影响位置难以观测，内在作用机理难以通过实验手段研究。所以，能够将静电放电脉冲精准注入至特定区域的装置尤为重要。本发明提出一种将静电放电脉冲精准注入至电子器件特定管脚的系统及实验方法，这是一种灵敏、高效的故障注入方式，为后续集成电路的sesd失效分析提供了技术支持。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种集成电路空间静电放电脉冲精确注入系统及测试方法，以解决上述现有技术存在的问题。
5.一方面为实现上述目的，本发明提供了一种集成电路空间静电放电脉冲精确注入系统，包括：
6.静电发生器、静电发生器固定支架、静电放电板、放电脉冲接收器、放电脉冲传导装置、法拉第笼、供电系统、测试系统、探针精确注入系统；
7.所述静电发生器用于产生静电放电脉冲；
8.所述静电发生器固定支架用于控制实验变量；
9.所述静电放电板用于使所述静电发生器的放电枪产生直接或间接放电；
10.所述放电脉冲接收器用于接收静电放电脉冲；
11.所述放电脉冲传导装置用于传输所述静电放电脉冲；
12.所述法拉第笼用于屏蔽空间电磁场辐射耦合对被测器件的影响；
13.所述供电系统用于对待测器件提供电压源；
14.所述测试系统包括示波器、电压探头、电流探头，用于监测静电放电脉冲的波形、幅值和脉宽；
15.所述探针精确注入系统包括探针台、ccd相机、显示器、待测样品，用于对器件特定位置的选择和连接。
16.可选地，所述静电发生器固定支架通过调节所述静电发生器的放电枪尖端与放电板的间距控制实验变量。
17.可选地，所述供电系统包括直流电源表、源表，所述供电系统还用于对待测电路注
入放电脉冲，对电流电压状态进行监测。
18.另一方面为实现上述目的，本发明提供了一种集成电路空间静电放电脉冲精确注入测试方法，包括以下步骤：
19.构建静电发生器，获取待测集成电路样品，基于所述静电发生器影响所述待测集成电路样品的内部功能；
20.基于所述静电发生器产生静电放电脉冲，将所述静电放电脉冲注入待测集成电路样品的目标位置；
21.对所述待测集成电路样品进行恒压或恒流供电，对所述待测集成电路样品注入放电脉冲，监测电流电压状态。
22.可选地，基于所述静电发生器影响所述待测集成电路样品的内部功能的过程包括：
23.将所述静电发生器作为故障注入源，对所述待测集成电路样品进行故障注入影响内部功能。
24.可选地，接收所述静电发生器产生的电磁脉冲过程之前还包括：
25.构建静电发生器固定支架，基于所述静电发生器固定支架调节放电枪尖端与放电板的间距。
26.可选地，对所述待测集成电路样品进行恒压或恒流供电的过程包括：
27.控制所述静电发生器进行放电操作，提高放电电压重复放电6次，每次放电后记录所述待测集成电路样品的内部数据变化；
28.改变所述待测集成电路样品的工作模式及初始数据，重新进行6次放电并记录。
29.本发明的技术效果为：
30.1.本发明可用于静电放电脉冲对集成电路半导体器件目标位置的微米量级定向注入，相比无屏蔽的全向辐射的静电放电实验，具有更高的精确度、可控性、可靠性和可重复性；
31.2.本发明可实现集成电路半导体器件sesd薄弱位置定位；
32.3.本发明可用于集成电路半导体器件sesd的作用规律与机理分析，为后续防护设计提供技术支持。
附图说明
33.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
34.图1为本发明实施例中的集成电路空间静电放电脉冲精确注入系统结构图；
35.图2为本发明实施例中的技术原理图；
36.图3为本发明实施例中的测试结果图,其中(a)为放电位置示意图，(b)为示波器采集到的漏极输入sesd静电放电脉冲，(c)为实验过程中采集到的源极输出位置的放电脉冲的电流电压波形。
具体实施方式
37.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相
互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
38.需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
39.实施例一
40.如图1-3所示，本实施例中提供一种集成电路空间静电放电脉冲精确注入系统及测试方法，其中，注入系统包括：
41.图1是本发明的系统构成图，该系统主要包括放电系统、接收传导系统、测试系统、供电系统、探针精确注入系统、待测样品。该系统可用于空间静电放电脉冲模拟实验的特定位置的微米量级精确注入。该系统可以实现对放电脉冲产生的全向辐射的屏蔽，在不影响其余电路结构的同时，进行定向脉冲注入，确定器件中的薄弱单元。
42.图2是本发明的技术原理图，主要由静电发生器、静电发生器固定支架、静电放电板、放电脉冲接收器、屏蔽电缆、直流电源、示波器、法拉第笼、探针台、ccd相机、显示器组成。静电发生器用于产生静电放电脉冲的信号源。静电发生器固定支架，用于确保静电发生器的稳定性以及固定放电间距。静电放电板，用于放电枪产生直接或间接放电。放电脉冲接收器，用于接收静电放电脉冲。屏蔽电缆，用于传输静电放电脉冲，并屏蔽空间中的电磁波。直流电源，用于实现对待测器件提供电压源，以及电流电压状态的实时监测。示波器，用于监测静电放电脉冲的波形、幅值和脉宽。法拉第笼，用于屏蔽空间电磁场辐射耦合对被测器件的影响。探针台，用于待测样品的固定和电连接的实现。ccd相机，用于探针的精确定位。显示器，用于ccd相机的成像显示。
43.测试方法的具体步骤如下：
44.1.打开静电发生器，调节放电模式和初始放电电压；
45.2.将待测器件固定到探针台上；
46.3.打开ccd相机和显示器，利用探针台对待测器件扎探针实现位置的精确定位；
47.4.打开直流电源，对待测器件进行供电；
48.5.将屏蔽电缆与示波器连接，使用静电发生器对放电板进行放电，通过示波器上位机软件记录静电放电脉冲的电流电压波形数据。按照一定的间隔提高放电电压，记录不同放电电压下的静电放电脉冲数据；
49.6.从初始放电电压(该实例的初始放电电压为500v)开始放电实验，控制静电发生器进行放电操作，放电后记录待测样品相应位置放电脉冲的电流电压变化，每个电压重复6次实验；
50.7.提高放电电压重复步骤(6)；
51.8.完成测试内容后，断电，关闭静电发生器，整理试验台，并处理试验数据。
52.本实施例中，对晶体管单管的漏极位置进行静电放电脉冲注入实验，图3为(a)放电位置示意图，(b)示波器采集到的漏极输入sesd静电放电脉冲，(c)实验过程中采集到的源极输出位置的放电脉冲的电流电压波形。
53.其中，步骤5的过程包括：
54.(1)以静电放电发生器作为故障注入源，放电产生空间电磁辐射，对待测集成电路样品进行故障注入，影响其内部功能；
55.(2)定制静电放电发生器放电枪固定支架，通过将放电枪固定于支架，调节放电枪尖端与放电板的间距，控制实验变量，实现接触放电模式和不同放电间距的空气放电模式；
56.(3)搭建静电放电脉冲接收及传输装置，接收静电放电发生器产生的电磁脉冲并传导至样品测试台；
57.(4)定制法拉第笼，将待测样品、供电系统、测试系统，共同置于法拉第笼内，以此屏蔽额外电磁脉冲对实验的干扰；
58.(5)通过放电脉冲传导装置将静电放电脉冲注入被测集成电路特定位置；
59.(6)通过探针精确注入系统对被测器件的目标位置扎针，利用所扎探针实现微米量级分辨率的位置选择以及建立电连接；
60.(7)通过供电系统，实现待测集成电路的恒压或恒流供电，供电正常后可对样品注入放电脉冲，同时监测电流电压状态；
61.(8)通过测试系统，监测注入器件位置的放电脉冲，罗氏线圈测量电流脉冲，示波器探头测量电压脉冲。
62.本实施例中，对星用sram器件进行vdd管脚的静电放电脉冲注入实验，图3为(a)放电位置示意图，(b)示波器采集到的静电放电脉冲，(c)实验过程中直流电源检测的供电电源的电流变化。
63.实施例二
64.本实施例中提供一种集成电路空间静电放电脉冲精确注入测试方法，包括以下步骤：
65.构建静电发生器，获取待测集成电路样品，基于静电发生器影响待测集成电路样品的内部功能；
66.基于静电发生器产生静电放电脉冲，将静电放电脉冲注入待测集成电路样品的特定管脚；
67.对待测集成电路样品进行初始状态的写入，对待测集成电路样品的工作状态进行监测，实时记录错误数据；
68.对待测集成电路样品进行恒压或恒流供电，对待测集成电路样品注入放电脉冲，监测电流电压状态。
69.在一些实施例中，基于静电发生器影响待测集成电路样品的内部功能的过程包括：
70.将静电发生器作为故障注入源，对待测集成电路样品进行故障注入影响内部功能。
71.在一些实施例中，接收静电发生器产生的电磁脉冲过程之前还包括：
72.构建静电发生器固定支架，基于静电发生器固定支架调节放电枪尖端与放电板的间距。
73.在一些实施例中，对待测集成电路样品进行恒压或恒流供电的过程包括：
74.控制静电发生器进行放电操作，提高放电电压重复放电6次，每次放电后记录待测集成电路样品的内部数据变化；
75.改变待测集成电路样品的工作模式及初始数据，重新进行6次放电并记录。
76.以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，
任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。