[发明专利]一种三通道电压反馈式VDMOS器件单粒子效应高精度检测装置

说明书

本发明公开了一种三通道电压反馈式VDMOS器件单粒子效应高精度检测装置，包括主控模块、通信模块、数据采集模块、电源模块、矩阵开关模块、试验子板群模块；本发明兼具数据采集记录和图像显示功能，能够有效、直观检测垂直双扩散金属‑氧化物半导体场效应晶体管单粒子栅穿与单粒子烧毁现象，同时结合非结构化数据保存功能，提供足量数据进行试验分析。试验子板群兼容各类封装形式试验器件，且系统具有多通道巡检功能，可实现三只器件同步开展试验，缩减试验成本。本发明系统组成简单，通用性强、检测精度高，具有工程化特点。

技术领域

本发明涉及一种VDMOS器件单粒子效应检测装置。

背景技术

当半导体器件应用在空间环境中时，空间高能粒子会穿透半导体器件内部并在路径上产生电离，电路节点会吸收电离产生的电子和空穴从而导致电路错误，这种效应称为单粒子效应。在地面上验证半导体器件的抗单粒子效应能力主要依靠地面重离子加速器来模拟单粒子试验，由于试验现场需要在真空辐射环境下进行，对测试系统的抗干扰、实时性、体积等提出了更高要求，且限制了一些先进大型仪器设备的使用，因此相比于普通实验室的半导体器件测试，往往需要自行研发搭建不同类型半导体器件的单粒子效应检测系统。

垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管(VDMOS)关注的单粒子效应主要分为单粒子栅穿(SEGR)和单粒子烧毁(SEB)，单粒子栅穿效应指由于单粒子辐照产生的空穴在电场作用下堆积在器件的Si-Si0₂界面处，在氧化层上附加一个瞬态电场，导致氧化层内的电场超过临界击穿电场，栅氧化层被击穿，栅极的泄露电流增加，导致器件失去栅控制能力；单粒子烧毁效应指沿入射离子径迹产生大量电子空穴对，形成电离的等离子体丝流，在飘移和扩散效应双重作用下，该等离子体丝流形成的瞬发电流的一部分是空穴通过横向基区进入源区；另一部分电子通过横向基区流向收集极。当瞬发电流在pp+体硅片电阻上的压降增加到一定值时，使n+pnn+构成的寄生BJT导通，负反馈作用使源-漏短路，导致器件发生SEB。。单粒子栅穿效应主要是对器件的栅源电流进行监控，而单粒子烧毁效应的检测主要是对器件的漏源电流进行监控。

垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管共有栅极、源极和漏极三个电极，采用立体结构，使源极和漏极分别在芯片上下两面，形成垂直导电沟道，不仅利于散热，而且有利于提高装配密度，同时便于可在漏结边缘采用各种钝化技术以提高击穿电压，因此得到快速发展。垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管具有开关速度快，高频特性好，输入阻抗高，驱动功率小，热稳定优良，安全工作区宽以及跨导线性度高等显著特点，广泛应用于航空航天领域。常用的单粒子效应检测方式包含器件输出串联电流表的机械化测试方法和基于NI集成板卡自动化测试方法。

基于现有的垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管单粒子效应检测方法进行单粒子效应检测主要存在着以下两个不足：一是机械化测试方法中串联电流表精度往往难以满足试验要求，通常以电流表示数是否发生突变对试验器件状态进行判断，因此无法获取试验过程中的监测数据；二是基于NI集成板卡自动化测试方法，该方法是能够实现对试验过程中数据的采集，但是由于采集板卡成本较高，且需要集成具有通信兼容性的程控电源，应用范围易受到局限。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种三通道电压反馈式VDMOS器件单粒子效应高精度检测装置，用于垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管的单粒子效应检测，能够有效、直观的检测垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管的单粒子栅穿与单粒子烧毁效应。

本发明的技术解决方案是：一种三通道电压反馈式VDMOS器件单粒子效应高精度检测装置，包括主控模块，通信协议模块、数据采集模块、电源模块、矩阵开关模块、试验子板群模块；

主控模块发送电源控制指令、通道选择指令至通信协议模块，接收数据采集模块发送的VDMOS器件的栅源电流、漏源电流信息、实际工作电压信息，并对VDMOS器件的实际工作电压信息、栅源电流、漏源电流信息进行存储和实时数据显示；