本发明属于空间辐射损伤效应及抗辐射加固领域，更具体的涉及一种确定feram工作状态的方法及装置。
背景技术：
近几年随着it行业的不断发展，半导体集成电路发挥着重要的作用，存储技术也变得越来越重要，而feram(ferroelectricram，铁电存储器)具有dram(dynamicrandomaccessmemory，动态随机存取存储器)的存储容量高，和sram(staticrandomaccessmemory，静态随机存取存储器)的速度快等优点，同时具有驱动电压低、低功耗、擦写次数比较低，并且具有掉电数据不消失的优点，feram成为存储器中比较有潜力的产品。铁电材料具有剩余极化的特性，feram就是用这种极化反转的特性来存储信息的。铁电薄膜材料以及铁电电容，都具有很强的抗辐射能力，常规feram的抗辐射能力及其抗辐射加固一直是各国不断研究的问题。同时当feram在实际应用中要处于不同的环境和工作状态，对电离辐射照成的损伤也不相同，研究feram在不同工作方式下的损伤结果，损伤机理，找到在辐射环境中feram的工作方式，对研究feram的抗辐射能力及其抗辐射加固具有重要的意义。
60coγ辐照时γ射线与铁电材料相互作用，在铁电材料中会引入电子空穴对，电子空穴对一经产生，大部分电子会在p秒内漂向栅极，空穴漂向si/sio2界面处。空穴通过这些漂移、扩散以及复合等方式，电子空穴被俘获，形成正的氧化物陷阱电荷和界面态陷阱电荷。陷阱电荷形成的附加电场及复合中心，辐射损伤会有阈值电压漂移，跨导减小，时钟改变，沟道漏电流增加，料性能退化等表现形式。
综上所述，现有的确定feram的研究多局限于材料方面，器件级研究较少，并且不同偏置下辐射效应的研究较少。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种确定feram工作状态的方法及装置，用以解决现有技术中存在确定feram的研究多局限于材料方面，器件级研究较少，不同偏置下辐射效应的研究较少，并且本发明在不改变版图生产工艺，封装尺寸及工作时序的条件下，通过设置不同的加电条件，对feram的总剂量效应进行评估。
本发明实施例提供一种确定feram工作状态的方法，包括：
向feram在设定电压下写入第一数据，将从所述feram内回读的第二数据与所述第一数据进行匹配，将匹配合格的第一feram在设定电压下写入第三数据，并将所述第一feram通过辐射板放置在屏蔽盒内；
在设定的工作方式下及设定的辐射剂量率下，按照设定的辐射剂量点依次对所述第一feram进行辐射，将完成辐射的所述第一feram内回读第四数据，统计匹配合格的第二feram在设定的工作方式下的静态功耗电流、动态功耗电流与所述辐射剂量的关系，根据所述静态功耗电流，所述动态功耗电流和所述辐射剂量的关系确定所述feram的工作状态。
优选地，所述设定的工作方式包括：
静态加电工作方式，动态工作方式和静态不加电工作方式；
所述辐射剂量点包括以下一种或者多种组合：
0krad，100krad，150krad，200krad，250krad，300krad，320krad。
优选地，当所述第二feram在所述静态加电工作方式下，所述辐射剂量点在0krad～150krad之间时，所述静态功耗电流和所述动态功耗电流在缓慢增加；所述辐射剂量点在150krad～250krad时，所述静态功耗电流和所述动态功耗电流快速增加；或者
当所述第二feram在所述动态工作方式下，所述辐射剂量点在0krad～150krad之间时，所述静态功耗电流和所述动态功耗电流在缓慢增加；所述辐射剂量点在200krad～320krad时，所述静态功耗电流和所述动态功耗电流快速增加。
本发明实施例还提供一种确定feram工作状态的装置，包括：
设置单元，用于向feram在设定电压下写入第一数据，将从所述feram内回读的第二数据与所述第一数据进行匹配，将匹配合格的第一feram在设定电压下写入第三数据，并将所述第一feram通过辐射板放置在屏蔽盒内；
确定单元，用于在设定的工作方式下及设定的辐射剂量率下，按照设定的辐射剂量点依次对所述第一feram进行辐射，将完成辐射的所述第一feram内回读第四数据，统计匹配合格的第二feram在设定的工作方式下的静态功耗电流、动态功耗电流与所述辐射剂量的关系，根据所述静态功耗电流，所述动态功耗电流和所述辐射剂量的关系确定所述feram的工作状态。
优选地，所述设定的工作方式包括：
静态加电工作方式，动态工作方式和静态不加电工作方式；
所述辐射剂量点包括以下一种或者多种组合：
0krad，100krad，150krad，200krad，250krad，300krad，320krad。
优选地，所述确定单元具体用于：
当所述第二feram在所述静态加电工作方式下，所述辐射剂量点在0krad～150krad之间时，所述静态功耗电流和所述动态功耗电流在缓慢增加；所述辐射剂量点在150krad～250krad时，所述静态功耗电流和所述动态功耗电流快速增加；或者
当所述第二feram在所述动态工作方式下，所述辐射剂量点在0krad～150krad之间时，所述静态功耗电流和所述动态功耗电流在缓慢增加；所述辐射剂量点在200krad～320krad时，所述静态功耗电流和所述动态功耗电流快速增加。
本发明实施例提供一种确定feram工作状态的方法及装置，该方法包括：向feram在设定电压下写入第一数据，将从所述feram内回读的第二数据与所述第一数据进行匹配，将匹配合格的第一feram在设定电压下写入第三数据，并将所述第一feram通过辐射板放置在屏蔽盒内；在设定的工作方式下及设定的辐射剂量率下，按照设定的辐射剂量点依次对所述第一feram进行辐射，将完成辐射的所述第一feram内回读第四数据，统计匹配合格的第二feram在设定的工作方式下的静态功耗电流、动态功耗电流与所述辐射剂量的关系，根据所述静态功耗电流，所述动态功耗电流和所述辐射剂量的关系确定所述feram的工作状态。该方法通过研究feram在不同工作方式下的损伤结果，弥补了对于feram辐射效应研究多限于材料方面，器件级试验较少的不足；进一步地，该方法通过feram在不同工作方式下总剂量损伤效应，确定了feram的工作状态，为大规模集成电路损伤评估提供了实验依据和基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中feram中1t1c存储单元电路示意图；
图2为现有技术中feram写读操作时序示意图；
图3为本发明实施例提供的一种确定feram工作状态的方法流程示意图；
图4本发明实施例提供的静态功耗电流随总剂量的变化示意图；
图5本发明实施例提供的动态功耗电流随总剂量的变化示意图；
图6为本发明实施例提供的一种确定feram工作状态的装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为现有技术中feram的1t1c存储单元电路示意图，如图1所示，feram的1t1c存储单元晶体管两端连接电容上极板和位线，栅极连字线，电容下极板连板线。图2为现有技术中feram写读操作时序示意图，如图2所示，feram写入时，在pl板线上施加所需的电场，从而改变铁电电容的状态，写入“0”或“1”；feram读数据时，nmos管导通，升高电压时bl位线流入电荷，由于“1”比“0”电荷相对来说要大，通过灵敏放大器可鉴别出读“0”或“1”。
总剂量效应是γ射线或高能粒子入射器件，在sio2中的产生电离损伤所导致，在晶体管sio2中产生了两种载流子电子空穴，电子空穴对在场氧和栅氧中产生氧化物陷阱电荷及界面阱电荷，陷阱电荷形成附加电场及复合中心使电特性发生变化，比如，阈值电压漂移，漏电流增加，导致功耗电流的增加，从而静态功耗电流与动态功耗电流在随着总剂量增加的过程中连续渐增，最终导致器件功能失效。
电子空穴产生率g与复合率r的关系如公式(1)所示：
gr＝g-r＝d*g0*y(e)(1)
公式(1)中，gr为净产生率；d辐射剂量率；g0为初始电子空穴对产生率；y(e)与电场有关，当电场越大时，相应地，y(e)就越大，最终y(e)会趋于0。
不同的工作方式下，在器件内产生电场的分布是不相同的，不同的电场对器件的损伤程度不同，由公式(1)可知，电场越大电子空穴对的净产生率就越大。
在静态加电的工作方式中，feram的存储单元与外界隔离，则由于cmos电路的退化引起静态电流的变化，由于辐照时电场是恒定的，会使辐射过程中γ光子在铁电材料内产生的电子空穴对分离速度加快，致使r减小，从而使得陷阱电荷增加，辐射损伤最大；
在动态的工作方式中，由于电场会发生变化，而feram的铁电电容的剩余极化状态是靠位线上的信号，与板线上的电压相结合，从而会改变。另外，板线置高或者置低时，位线上会出现不同电压。这样电场的改变，铁电薄膜的极化强度会发生变化，使feram处于读写的工作状态。随着电场的变化，电子空穴的漂移输运会发生改变，电位低时，辐射产生的空穴电子对会有较大程度的复合，电位高时会加速他们的分离，与静态加电时的恒定电场相比，动态时，铁电材料的空穴电子对的复合概率较大，阈值电压会出现一定程度的回漂，所以动态工作方式导致的辐射损伤程度要小于静态加电工作方式；
对于静态不加电工作方式来说，没有电场的作用，γ射线引入的电子空穴复合率较大，对俘获电荷的贡献较少，陷阱电荷产生的比较少，引起的辐射损伤上述两种工作方式要小。
综上所述对于feram来说，动态加电工作状态引起的辐射损伤最严重，是最坏的工作状态。
图3为本发明实施例提供的一种确定feram工作状态的方法流程示意图；如图3所示，该方法主要包括以下步骤：
步骤101，向feram在设定电压下写入第一数据，将从所述feram内回读的第二数据与所述第一数据进行匹配，将匹配合格的第一feram在设定电压下写入第三数据，并将所述第一feram通过辐射板放置在屏蔽盒内.
步骤102，在设定的工作方式下及设定的辐射剂量率下，按照设定的辐射剂量点依次对所述第一feram进行辐射，将完成辐射的所述第一feram内回读第四数据，统计匹配合格的第二feram在设定的工作方式下的静态功耗电流、动态功耗电流与所述辐射剂量的关系，根据所述静态功耗电流，所述动态功耗电流和所述辐射剂量的关系确定所述feram的工作状态。
在步骤101中，需要对feram进行筛选，即在设定的电压下向feram写入第一数据，然后从写入第一数据的feram内进行回读，获取第二数据，然后将第一数据和第二数据进行匹配比较，确定每个feram对应的第二数据和第一数据是否一致，若feram对应的第二数据和第一数据一致，则确认该feram可以进行正常读写，即该可以正常读写的feram为正常的feram；相应地，若feram对应的第二数据和第一数据不一致，则确认该feram不能进行正常的读写，即该不能正常读写的feram为存在故障的feram。
进一步地，将确认正常的feram确定为第一feram，并将多个第一feram按照设定规则进行分组。在本发明实施例中，由于后续需要对feram进行三次测试，则相应地，将正常的feram分为三组。需要说明的是，在实际应用中，对将正常的feram分组的数量不做具体的限定。
需要说明的是，在本发明实施例中，在设定的电压下向feram写入第一数据，可以是在3.3v的电压下向feram写入数据55h，相应地，从写入数据55h的feram内回读到的第二数据若是数据55h，则认为该feram正常，若回读到的第二数据不是数据55h，则认为该feram存在故障。在本发明实施例中，对设定电压的具体数量不做限定，相应地，对写入feram内的数据的具体类型也不做限定。
进一步地，在设定的电压下向多个第一feram内写入第三数据，并将写入第三数据的第一feram通过辐射板放置在铅/铝屏蔽盒内。需要说明的是，第一feram在进行辐射前，写入第一feram内的第三数据可以是55h，在本发明实施例中，对写入第一feram器件内的第三数据的具体内容不做具体的限定。
在本发明实施例中，辐射板在铅/铝屏蔽盒内的进行辐照时，60coγ辐照剂量率设置为50rad(si)/s。
在步骤102中，按照设定的工作方式以及设定的辐射剂量率下，对第一feram进行辐射，具体地，包括以下几个类型：
1)将芯片的工作方式设定为静态加电工作方式，比如，将第一feram的电源端接高电平3.3v，其余管脚接地。然后辐照至一定剂量点进行测试，其中，辐射剂量点依此包括以下：0krad，100krad，150krad，200krad，250krad，300krad，320krad。
2)将芯片的工作方式设定为动态加电工作方式，比如，将第一feram设置为正常工作状态即管脚加芯片能正常读写时的电压。然后，辐照至一定剂量点进行测试，其中，辐射剂量点依此包括以下：0krad，100krad，150krad，200krad，250krad，300krad，320krad。
3)将芯片的工作方式设定为静态不加电工作方式，比如，将第一feram的多个管脚均处于浮空状态。然后辐照至一定剂量点进行测试，其中，辐射剂量点依此包括以下：0krad，100krad，150krad，200krad，250krad，300krad，320krad。
进一步地，上述三组第一feram完成辐射后，依次对三组第一feram进行回读，将回读到的第四数据和辐射前第一feram内写入的第三数据进行匹配。具体地，确定每个第一feram对应的第四数据和第三数据是否一致，若第一feram对应的第四数据和第三数据一致，则确认该第一feram可以进行正常读写，即该可以正常读写的第一feram为正常的feram；相应地，若feram对应的第四数据和第三数据不一致，则确认该第一feram不能进行正常的读写，即该不能正常读写的第一feram为存在故障的feram。
进一步地，将匹配正常的第一feram确定为第二feram。
在实际应用中，可以按照静态加电，动态加电以及静态不加电三种工作方式记录第二feram的静态功耗电流、动态功耗电流、翻转数，然后确定三种不同工作方式下第二feram的电流随着累积剂量的变化规律。
图4本发明实施例提供的静态功耗电流随总剂量的变化示意图，图5本发明实施例提供的动态功耗电流随总剂量的变化示意图。如图4和图5所示，静态功耗电流(isb)与动态功耗电流(icc)会随着辐射总剂量的累积而增加。
具体地，在静态加电工作方式状态下，当累积剂量在0krad与150krad之间时静态功耗电流与动态功耗电流有比较小的变化，即静态功耗电流和所述动态功耗电流在缓慢增加；而当累计剂量大于150krad时，静态功耗电流与动态功耗电流出现了快速增加，在250krad时出现功能失效，出现大量数据位翻转。
在动态工作方式状态下，其静态功耗电流与动态功耗电流的变化规律与静态加电工作方式变化规律相似，比如，当总剂量增加时，动态功耗电流与静态功耗电流缓慢增大；不同的是，当累计剂量大于200krad时，静态功耗电流与动态功耗电流才出现了快速增加，在320krad时出现功能失效，出现大量数据位翻转。
在静态不加电工作方式状态下，静态功耗电流与动态电流几乎没什么变化，即便是在320krad时静态功耗电流与动态电流也没出现数据位的翻转。
上述三种工作方式下，静态加电的工作方式是最不理想的，辐射损伤最严重。而根据实验结果中显示可以确定，失效是一个突变，比如，在失效前后存储信息没有变化，从而说明了功能失效是由外围的cmos电路性能的恶化引起的。
综上所述，本发明实施例提供一种确定feram工作状态的方法及装置，该方法通过研究feram在不同工作方式下的损伤结果，弥补了对于feram辐射效应研究多限于材料方面，器件级试验较少的不足；进一步地，该方法通过feram在不同工作方式下总剂量损伤效应，确定了feram的工作状态，为大规模集成电路损伤评估提供了实验依据和基础。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种确定feram工作状态的装置，由于该装置解决技术问题的原理与一种确定feram工作状态的方法相似，因此该装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
图6为本发明实施例提供的一种确定feram工作状态的装置结构示意图，如图6所示，该装置主要包括：设置单元601和确定单元602。
设置单元601，用于向feram在设定电压下写入第一数据，将从所述feram内回读的第二数据与所述第一数据进行匹配，将匹配合格的第一feram在设定电压下写入第三数据，并将所述第一feram通过辐射板放置在屏蔽盒内；
确定单元602，用于在设定的工作方式下及设定的辐射剂量率下，按照设定的辐射剂量点依次对所述第一feram进行辐射，将完成辐射的所述第一feram内回读第四数据，统计匹配合格的第二feram在设定的工作方式下的静态功耗电流、动态功耗电流与所述辐射剂量的关系，根据所述静态功耗电流，所述动态功耗电流和所述辐射剂量的关系确定所述feram的工作状态。
优选地，所述设定的工作方式包括：
静态加电工作方式，动态工作方式和静态不加电工作方式；
所述辐射剂量点包括以下一种或者多种组合：
0krad，100krad，150krad，200krad，250krad，300krad，320krad。
优选地，所述确定单元602具体用于：
当所述第二feram在所述静态加电工作方式下，所述辐射剂量点在0krad～150krad之间时，所述静态功耗电流和所述动态功耗电流在缓慢增加；所述辐射剂量点在150krad～250krad时，所述静态功耗电流和所述动态功耗电流快速增加；或者
当所述第二feram在所述动态工作方式下，所述辐射剂量点在0krad～150krad之间时，所述静态功耗电流和所述动态功耗电流在缓慢增加；所述辐射剂量点在200krad～320krad时，所述静态功耗电流和所述动态功耗电流快速增加。
应当理解，以上一种确定feram工作状态的装置包括的单元仅为根据该设备装置实现的功能进行的逻辑划分，实际应用中，可以进行上述单元的叠加或拆分。并且该实施例提供的一种确定feram工作状态的装置所实现的功能与上述实施例提供的一种确定feram工作状态的方法一一对应，对于该装置所实现的更为详细的处理流程，在上述方法实施例一中已做详细描述，此处不再详细描述。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。