SJ∕T 11586-2016 半導體器件10keV低能X射線總劑量輻射試驗方法

SJ/T11586—2016半導體器件10keV低能X射線10keVX-raytotaldoseradiation中華人民共和國工業(yè)和信息化部I請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別這些專利的責任。本標準由工業(yè)和信息化部電子工業(yè)標準化研究院歸口。本標準主要起草單位：工業(yè)和信息化部電子第五研究所。1總劑量輻身試驗方法總劑量輻照試驗方法本標準規(guī)定了使用X射線輻射源(平均能量約10keV,最大能量不超過100keV)對半導體器件(以下簡稱“器件”)進行總劑量電離輻照試驗的方法和程序。本標準適用于半導體器件的總劑量電離輻照評估試驗。本標準不適用于雙極器件和電路的低劑量率總劑量輻照試驗。2規(guī)范性引用文件凡是不注日期的引用文件C其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB3102.10核反應(yīng)核電離輻射的量和單位GB/T2900.66-2004電工術(shù)語平導體器件和集成電路(TEC60050-52.2002)GB18871電離輻射防擴與輻射源安全基本標準GJB548B—2003/微電子器件試驗方法和程詩GB3102.1o和C32900.66界定的以及下例術(shù)語和定義適用于本文件。吸收劑量增掘指材料吸收劑量相對于平衡吸收劑量的變量；通常發(fā)生在該材料與不同原子序數(shù)材料接觸的界面附近。平衡吸收劑量equhlibriamabsorbeddose平衡吸收劑量指材料內(nèi)輻照感應(yīng)帶電粒子的能量、數(shù)量、以及移動方向在整個體積內(nèi)都處于平衡條件下的吸收劑量。電離輻射效應(yīng)ionizingradiationeffects電離輻射效應(yīng)指輻照感生的氧化物陷阱電荷和界面態(tài)陷阱電荷導致的器件電參數(shù)或性能發(fā)生變化的現(xiàn)象，又稱為“總劑量效應(yīng)”。時變效應(yīng)指在輻照試驗期間和試驗完成后，由于輻照感生氧化物陷阱電荷的形成和退火以及界面陷阱電荷的形成引起的器件和電路的電參數(shù)或性能隨時間的變化。輻照評估試驗radiationevaluationtest23進行試驗時需要建立試驗計劃，試驗計劃應(yīng)包括使用的輻射源、劑量率、累積劑量、輻照位置、被試器件信息、待測參數(shù)、偏置條件和所需準確度等。5.3.2試驗流程試驗的流程(見圖1)如下：b)選擇輻照劑量率(見5.3.4);c)加輻照偏置(見5.3.5)并對被試器件進行第一個累積劑量的輻照；d)進行輻照后的電參數(shù)和功能測試(見5.3.7);e)如果被試器件通過測試，且所需要輻照的累積劑量有多個，則對被試器件進行下一個累積劑量的輻照；量的輻照；f)重復(fù)d)、e)兩個步驟直到所有要求的輻照累積劑量試驗都完成為止；g)如果被試器件測試失效或所有要求的輻照累積劑量試驗都完成，則確定是否需要進行補充的室溫退火試驗(見5.39),如果不需要進行補充的室溫退火試驗，則被試器件未通過該累積劑量的輻照試驗，試驗結(jié)束；h)如果需要進行補充的室溫退火試驗，則進行退火試驗(見5.3.9i)進行輻瞭后的電參數(shù)和項能試(見3.7),如果被談器件未通過電測試，則被試器件失效，試驗結(jié)束j)若被試器件通過電測試，則確定是否需要加速退火試(見5.3.9),若不需要進行加速退火試驗則樣品通過該器積劑量的輻照試驗，試驗結(jié)束k)若需要進行加速退火試驗，則對被試器件進行加速退表試驗；1)進行輻后的電參數(shù)和功能測試(見37,如果樣未通過電測，廁樣品失效，試驗結(jié)m)若樣品通過電測試，則薦品通過診票積劑量的輻照試驗，試驗結(jié)束否否縣否否否是45將被試器件外引出端插入導電箔(或類似短路方式),使輻照后的時變效應(yīng)減至6d)輻照時X射線源和被試器件的位置和方向；e)輻照偏置條件、負載以及提供偏置電路的圖表；g)對試驗中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象的分析。7A.1.1電源A.1.2X射線管A.5其它儀器8(資料性附錄)在相同輻照劑量等級上，X射線輻射引起的電參數(shù)變化大小與Coγ射線輻射引起的不同，其原因是輻射效應(yīng)與輻射光子能量有關(guān)，其中吸收劑量增強和電子-空穴對復(fù)合是導致這些差異的兩個重要機制。由于10keVX射線與℃oγ射線輻射所引起的電參數(shù)變化的不同，ASTMF1467標準提出了用一個比值來估計這兩種源輻射效應(yīng)的差異。即比值=空穴數(shù)(Coγ射線)/空穴數(shù)(X射線)。此比值只考慮了劑量增強和電子一空穴對復(fù)合的混合效應(yīng)。表B.1給出了標準MOS器件和重金屬硅化物的硅柵MOS器件的此比值的估計值。使用鉛鋁屏蔽盒進行?Coγ射線輻射效應(yīng)情況描述比值評價I柵氧(開氧化層厚專17.5nm氟化層場強3×10?V/cm≌復(fù)合起微主導作用Ⅱ柵氧(開態(tài))氧化層厚=25nm～50nm氧化層場強～10V/cm效應(yīng)接近消失Ⅲ柵氧(關(guān)態(tài)氧化層厚=25nm～50#nm化層場強≈10°V/cm復(fù)合起微主導作用氧化層厚=41nm氧化層場強≈10?V/cm復(fù)合起主導作用V厚柵氧并態(tài)):氧化層厚=100nm氧化層場強≈10y/cm效應(yīng)接近消失VI厚柵氧(關(guān)態(tài)):氧化層厚=100nm氧化層場強≈10?V/cm復(fù)合起微主導作用VII場氧：氧化層厚=100nm～400nm氧化層場強≈10?V/cm1.3～1.5復(fù)合起主導作用VI含重金屬硅化物的柵：柵氧化層厚度=25nm～50nm柵氧化層場強≈10?V/cm0.4～0.9如果重金屬層較近，X射線輻射可能存在實質(zhì)的劑量增強，可能的增強因子為2.59表D.1體硅MOS器件X射線輻照