一种用于确定器件单粒子敏感体积厚度的方法

摘要

本发明涉及一种用于确定器件单粒子敏感体积厚度的方法，属于空间辐射效应及加固技术领域。计算激光在敏感体积中沉积的能量，当激光沉积在器件敏感体积单元中的电荷数，达到或超过器件临界电荷便发生单粒子效应，对于不同脉冲激光波长下的单粒子效应临界电荷相同，激光模拟系统的激光诱发得到单粒子效应能量阈值数据，得到器件单粒子效应敏感体积(Sv)厚度。本发明的方法对器件和实验人员无辐射损伤、操作非常便捷、费用廉价，能精确地测量器件敏感体积厚度大小。

主权项

一种用于确定器件单粒子敏感体积厚度的方法，其特征在于：1)由Beer定律可知激光在器件中的能损为： dE dZ = - α ( λ ) E 0 ( 1 - R ) exp ( - α ( λ ) z ) 式中，E0为激光入射半导体表面的能量，R为激光入射在半导体表面的反射系数，z为激光在半导体材料中的入射深度，α(λ)时波长为λ的激光在半导体材料中的吸收系数；2)激光在敏感体积中沉积的能量为： ΔE = ∫ h h + z dE dz f ( z ) dz = ∫ h h + z - α ( λ ) ( 1 - R ) E 0 exp ( - α ( λ ) z ) f ( z ) dz - - - ( 1 ) 式中，f(z)是激光在SEE敏感体积中沉积能量的收集系数，时关于入射深度的函数表达式，且满足 ∫ 0 ∞ f ( z ) dz = 1 ; 3)当激光沉积在器件敏感体积单元中的电荷数，达到或超过器件临界电荷便发生单粒子效应，脉冲激光诱发器件发生单粒子效应的临界电荷为： Q C = ΔE ϵ laser e - - - ( 2 ) 式中，e为电子的电量，εlaser为激光在半导体材料中产生一对电子‑空穴对所需的能量；将(1)式带入(2)式，化简便可得： Q C = ( 1 - R ) E 0 exp ( - a ( λ ) Z ) [ exp ( α ( λ ) h ) - exp ( - a ( λ ) h ) ] e / ϵ laser - - - ( 3 ) 式中，h为器件钝化层厚度，Z为敏感体积厚度，a(λ)为λ波长激光在半导体材料中的吸收系数；4)通过激光模拟系统对器件样品及逆行那个单粒子翻转试验，利用两种波长λ1为1064nm和λ2为1079nm的激光对器件样品的同一位置进行辐照，获得样品单粒子效应的能量阈值E1和E2，便有： E 1 ( 1 - R ) exp ( - a ( λ 1 ) Z ) [ exp ( α ( λ 1 ) h ) - exp ( - a ( λ 1 ) h ) ] ϵ laser e = E 2 ( 1 - R ) exp ( - a ( λ 2 ) Z ) [ exp ( α ( λ 1 ) h ) - exp ( - a ( λ 2 ) h ) ] ϵ laser e - - - ( 4 ) 5)由于激光波长为1064nm和激光波长为1079nm的穿透深度为几百微米，远远大于器件钝化层，即h＜＜1/α，对方程(4)化解，可得测量器件敏感体积厚度为： Z = ln ( E 2 α ( λ 2 ) E 1 α ( λ 1 ) ) α ( λ 2 ) - α ( λ 1 ) - - - ( 5 ) 把实验中获得的不同激光波长的单粒子效应能量阈值E1和E2带入公式(5)中，便可得到器件单粒子效应敏感体积厚度Z。