一种超结功率MOS器件抗辐照性能测试方法及系统与流程

本发明涉及微电子可靠性领域，特别涉及一种超结功率mos器件抗辐照性能测试方法及系统。

背景技术：

1、为了超结功率mos器件具有高可靠性和一定的使用寿命，人们需要对芯片进行辐照试验来测试mos器件的抗辐照性能。

2、目前对超结功率mos器件抗辐照试验方法的研究还处在初级阶段，缺少足够的试验经验，且没有可依据的试验标准。绝大部分的试验都是按照用户单位的要求来进行的，因此对于超结功率mos器件抗辐照性能的测试，存在测试效率不高，测试参数不够全面，实验数据精度较低等问题，甚至在进行一次辐照试验之后没有能力进行第二次试验，缺少良好的可借鉴性。因此探索超结功率mos器件抗辐照性能测试方法具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种超结功率mos器件抗辐照性能测试方法，包括：

2、采集待测mos器件在预设辐照条件中的辐照数据，将所述辐照数据输入预先建立的辐照总剂量效应模型中，获取辐照剂量参数；

3、根据所述辐照剂量参数对待测mos器件进行抗辐照实验，并通过数据计算获取抗辐照阈值；

4、根据所述抗辐照阈值对mos器件进行抗辐照性能测试，获取测试结果；

5、其中，所述采集待测mos器件在预设辐照条件中的辐照数据，将所述辐照数据输入预先建立的辐照总剂量效应模型中，获取辐照剂量参数，包括：

6、将待测mos器件置于预设辐照条件中进行电离辐照处理，在所述待测mos器件上形成氧化层，并基于所述氧化层确定电子空穴对；

7、根据所述电子空穴对在电场中的方向，计算得到电子的第一迁移率；

8、基于氧化层的界面陷阱电荷和所述第一迁移率，确定所述待测mos器件的阈值电压漂移量；

9、根据所述阈值电压漂移量和氧化层的界面陷阱电荷，获取界面陷阱电荷密度；

10、将所述辐照数据输入预先建立的辐照总剂量效应模型中，通过获取辐照剂量参数。

11、优选的，所述辐照数据至少包括下述中的一种或多种：第一迁移率、阈值电压漂移量和界面陷阱电荷密度。

12、优选的，所述阈值电压漂移量的计算式如下：

13、

14、其中，

15、式中， 表示待测mos器件的阈值电压漂移量； 表示电子电荷； 表示每单位面积的氧化层电容； 表示待测mos器件在电离辐照条件下单位面积上产生的正空间电荷； 表示待测mos器件在电离辐照条件下单位面积上产生的界面陷阱电荷； 表示电子的第一迁移率； 表示在预设辐照条件前的迁移率； 表示经验参数； 表示界面陷阱电荷的增值； 表示待测mos器件在电离辐照条件下产生的总界面陷阱电荷量。

16、优选的，所述辐照总剂量效应模型的构建过程如下：

17、通过低频噪声幅值与辐照剂量之间的第一关系，计算得到辐照后边缘陷阱电荷与辐照前低频噪声幅值之间的第二关系和辐照后阈值电压漂移量与辐照前低频噪声幅值的第三关系；

18、根据所述第一关系、第二关系和第三关系进行拟合，生成拟合曲线；

19、对待测mos器件进行噪声实测，获取噪声实测数据，将所述噪声实测数据与所述拟合曲线进行对比，获取对比差值；

20、根据所述对比差值进行对待测mos器件进行辐照噪声无损处理，获取辐照总剂量阈值；

21、获取待测mos器件在预设状态时，电子空穴对的逃逸概率与电场的相关性；

22、基于所述相关性和辐照总剂量阈值，构建辐照总剂量效应模型。

23、优选的，所述辐照总剂量参数计算式：

24、

25、式中， 表示辐照总剂量参数； 表示每单位面积的氧化层电容； 表示电荷量； 表示拟合系数；表示辐照退火系数；表示单位时间内辐照诱导的氧化物陷阱电荷的数量； 表示辐照剂量率； 表示辐照时间；表示电子电荷；表示辐照总剂量点；表示辐照温度临界值； 表示未辐照时氧化物中的缺陷数目。

26、优选的，所述根据所述辐照剂量参数对待测mos器件进行抗辐照实验，并通过数据计算获取抗辐照阈值，包括：

27、根据所述辐照剂量参数对辐照强度进行区间划分，获取辐照区间；

28、基于所述辐照区间，对每类辐照区间中的待测mos器件分别进行预设类别的辐照测试，获取辐照测试结果；

29、对所述辐照测试结果进行辐照强度分类，并统计分类后的辐照测试数据，根据所述辐照测试数据生成辐照测试统计表；

30、基于所述辐照测试统计表，通过数据计算获取抗辐照临界值；

31、根据所述抗辐照临界值，设置获取抗辐照阈值。

32、优选的，所述抗辐照临界值计算式如下：

33、

34、式中，表示抗辐照临界值；表示实验参数；表示电荷量；表示每单位面积的氧化层电容；表示辐照总剂量参数；表示辐照剂量率；表示辐照强度；表示抗辐照干扰因子；表示辐照区间数目。

35、优选的，所述根据所述抗辐照阈值对mos器件进行抗辐照性能测试，获取测试结果，包括：

36、根据所述抗辐照阈值设置辐照仿真参数，基于所述辐照仿真参数，搭建mos器件抗辐照性能测试平台；

37、基于所述mos器件抗辐照性能测试平台，进行抗辐照性能测试，获取测试结果。

38、基于同一发明构思，本发明还提供一种超结功率mos器件抗辐照性能测试系统，包括：

39、参数获取模块，采集待测mos器件在预设辐照条件中的辐照数据，将所述辐照数据输入预先建立的辐照总剂量效应模型中，获取辐照剂量参数；

40、阈值获取模块，根据所述辐照剂量参数对待测mos器件进行抗辐照实验，并通过数据计算获取抗辐照阈值；

41、辐照测试模块，根据所述抗辐照阈值对mos器件进行抗辐照性能测试，获取测试结果；

42、其中，所述参数获取模块具体用于：

43、将待测mos器件置于预设辐照条件中进行电离辐照处理，在所述待测mos器件上形成氧化层，并基于所述氧化层确定电子空穴对；

44、根据所述电子空穴对在电场中的方向，计算得到电子的第一迁移率；

45、基于氧化层的界面陷阱电荷和所述第一迁移率，确定所述待测mos器件的阈值电压漂移量；

46、根据所述阈值电压漂移量和氧化层的界面陷阱电荷，获取界面陷阱电荷密度；

47、将所述辐照数据输入预先建立的辐照总剂量效应模型中，通过获取辐照剂量参数。

48、优选的，所述参数获取模块中辐照数据至少包括下述中的一种或多种：第一迁移率、阈值电压漂移量和界面陷阱电荷密度。

49、优选的，所述参数获取模块中阈值电压漂移量的计算式如下：

50、

51、其中，

52、式中，表示待测mos器件的阈值电压漂移量；表示电子电荷；表示每单位面积的氧化层电容；表示待测mos器件在电离辐照条件下单位面积上产生的正空间电荷；表示待测mos器件在电离辐照条件下单位面积上产生的界面陷阱电荷；表示电子的第一迁移率；表示在预设辐照条件前的迁移率；表示经验参数；表示界面陷阱电荷的增值；表示待测mos器件在电离辐照条件下产生的总界面陷阱电荷量。

53、优选的，所述参数获取模块中辐照总剂量效应模型的构建过程如下：

54、通过低频噪声幅值与辐照剂量之间的第一关系，计算得到辐照后边缘陷阱电荷与辐照前低频噪声幅值之间的第二关系和辐照后阈值电压漂移量与辐照前低频噪声幅值的第三关系；

55、根据所述第一关系、第二关系和第三关系进行拟合，生成拟合曲线；

56、对待测mos器件进行噪声实测，获取噪声实测数据，将所述噪声实测数据与所述拟合曲线进行对比，获取对比差值；

57、根据所述对比差值进行对待测mos器件进行辐照噪声无损处理，获取辐照总剂量阈值；

58、获取待测mos器件在预设状态时，电子空穴对的逃逸概率与电场的相关性；

59、基于所述相关性和辐照总剂量阈值，构建辐照总剂量效应模型。

60、优选的，所述参数获取模块中辐照总剂量参数计算式：

61、

62、式中，表示辐照总剂量参数；表示每单位面积的氧化层电容；表示电荷量；表示拟合系数；表示辐照退火系数；表示单位时间内辐照诱导的氧化物陷阱电荷的数量；表示辐照剂量率；表示辐照时间；表示电子电荷；表示辐照总剂量点；表示辐照温度临界值；表示未辐照时氧化物中的缺陷数目。

63、优选的，所述阈值获取模块具体用于：

64、根据所述辐照剂量参数对辐照强度进行区间划分，获取辐照区间；

65、基于所述辐照区间，对每类辐照区间中的待测mos器件分别进行预设类别的辐照测试，获取辐照测试结果；

66、对所述辐照测试结果进行辐照强度分类，并统计分类后的辐照测试数据，根据所述辐照测试数据生成辐照测试统计表；

67、基于所述辐照测试统计表，通过数据计算获取抗辐照临界值；

68、根据所述抗辐照临界值，设置获取抗辐照阈值。

69、优选的，所述阈值获取模块中抗辐照临界值计算式如下：

70、

71、式中，表示抗辐照临界值；表示实验参数；表示电荷量；表示每单位面积的氧化层电容；表示辐照总剂量参数；表示辐照剂量率；表示辐照强度；表示抗辐照干扰因子；表示辐照区间数目。

72、优选的，所述辐照测试模块具体用于：

73、根据所述抗辐射阈值设置辐照仿真参数，基于所述辐照仿真参数，搭建mos器件抗辐照性能测试平台；

74、基于所述mos器件抗辐照性能测试平台，进行抗辐照性能测试，获取测试结果。

75、与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：

76、一种超结功率mos器件抗辐照性能测试方法及系统，包括：采集待测mos器件在预设辐照条件中的辐照数据，将所述辐照数据输入预先建立的辐照总剂量效应模型中，获取辐照剂量参数；根据所述辐照剂量参数对待测mos器件进行抗辐照实验，并通过数据计算获取抗辐照阈值；根据所述抗辐照阈值对mos器件进行抗辐照性能测试，获取测试结果，本发明通过预先建立的辐照总剂量效应模型获取辐照剂量参数，可以准确且快速获取mos器件在辐照条件下的剂量参数，从而保证抗辐照性能测试的准确性和高效性，可以为mos器件在进行抗辐照试验时提供高效、可靠的验证手段。

77、本发明在构建辐照总剂量效应模型时对于辐照噪声进行了无损处理，这样可以保证获取的参数和阈值数据具有较高测试精度和抗噪声干扰能力。