SJ∕T 11586-2016 半導(dǎo)體器件10keV低能X射線總劑量輻射試驗(yàn)方法

SJ/T11586—2016半導(dǎo)體器件10keV低能X射線10keVX-raytotaldoseradiation中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部I請(qǐng)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(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別這些專利的責(zé)任。本標(biāo)準(zhǔn)由工業(yè)和信息化部電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究院歸口。本標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)方法總劑量輻照試驗(yàn)方法本標(biāo)準(zhǔn)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(guò)100keV)對(duì)半導(dǎo)體器件(以下簡(jiǎn)稱“器件”)進(jìn)行總劑量電離輻照試驗(yàn)的方法和程序。本標(biāo)準(zhǔn)適用于半導(dǎo)體器件的總劑量電離輻照評(píng)估試驗(yàn)。本標(biāo)準(zhǔn)不適用于雙極器件和電路的低劑量率總劑量輻照試驗(yàn)。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(yǔ)平導(dǎo)體器件和集成電路(TEC60050-52.2002)GB18871電離輻射防擴(kuò)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)GJB548B—2003/微電子器件試驗(yàn)方法和程詩(shī)GB3102.1o和C32900.66界定的以及下例術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。吸收劑量增掘指材料吸收劑量相對(duì)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(dòng)方向在整個(gè)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(dǎo)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(shí)變效應(yīng)指在輻照試驗(yàn)期間和試驗(yàn)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(shí)間的變化。輻照評(píng)估試驗(yàn)radiationevaluationtest23進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)需要建立試驗(yàn)計(jì)劃，試驗(yàn)計(jì)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(cè)參數(shù)、偏置條件和所需準(zhǔn)確度等。5.3.2試驗(yàn)流程試驗(yàn)的流程(見(jiàn)圖1)如下：b)選擇輻照劑量率(見(jiàn)5.3.4);c)加輻照偏置(見(jiàn)5.3.5)并對(duì)被試器件進(jìn)行第一個(gè)累積劑量的輻照；d)進(jìn)行輻照后的電參數(shù)和功能測(cè)試(見(jiàn)5.3.7);e)如果被試器件通過(guò)測(cè)試，且所需要輻照的累積劑量有多個(gè)，則對(duì)被試器件進(jìn)行下一個(gè)累積劑量的輻照；量的輻照；f)重復(fù)d)、e)兩個(gè)步驟直到所有要求的輻照累積劑量試驗(yàn)都完成為止；g)如果被試器件測(cè)試失效或所有要求的輻照累積劑量試驗(yàn)都完成，則確定是否需要進(jìn)行補(bǔ)充的室溫退火試驗(yàn)(見(jiàn)5.39),如果不需要進(jìn)行補(bǔ)充的室溫退火試驗(yàn)，則被試器件未通過(guò)該累積劑量的輻照試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束；h)如果需要進(jìn)行補(bǔ)充的室溫退火試驗(yàn)，則進(jìn)行退火試驗(yàn)(見(jiàn)5.3.9i)進(jìn)行輻瞭后的電參數(shù)和項(xiàng)能試(見(jiàn)3.7),如果被談器件未通過(guò)電測(cè)試，則被試器件失效，試驗(yàn)結(jié)束j)若被試器件通過(guò)電測(cè)試，則確定是否需要加速退火試(見(jiàn)5.3.9),若不需要進(jìn)行加速退火試驗(yàn)則樣品通過(guò)該器積劑量的輻照試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束k)若需要進(jìn)行加速退火試驗(yàn)，則對(duì)被試器件進(jìn)行加速退表試驗(yàn)；1)進(jìn)行輻后的電參數(shù)和功能測(cè)試(見(jiàn)37,如果樣未通過(guò)電測(cè)，廁樣品失效，試驗(yàn)結(jié)m)若樣品通過(guò)電測(cè)試，則薦品通過(guò)診票積劑量的輻照試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束否否縣否否否是45將被試器件外引出端插入導(dǎo)電箔(或類似短路方式),使輻照后的時(shí)變效應(yīng)減至6d)輻照時(shí)X射線源和被試器件的位置和方向；e)輻照偏置條件、負(fù)載以及提供偏置電路的圖表；g)對(duì)試驗(yàn)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(jí)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(qiáng)和電子-空穴對(duì)復(fù)合是導(dǎo)致這些差異的兩個(gè)重要機(jī)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(biāo)準(zhǔn)提出了用一個(gè)比值來(lái)估計(jì)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(qiáng)和電子一空穴對(duì)復(fù)合的混合效應(yīng)。表B.1給出了標(biāo)準(zhǔn)MOS器件和重金屬硅化物的硅柵MOS器件的此比值的估計(jì)值。使用鉛鋁屏蔽盒進(jìn)行?Coγ射線輻射效應(yīng)情況描述比值評(píng)價(jià)I柵氧(開(kāi)氧化層厚專17.5nm氟化層場(chǎng)強(qiáng)3×10?V/cm≌復(fù)合起微主導(dǎo)作用Ⅱ柵氧(開(kāi)態(tài))氧化層厚=25nm～50nm氧化層場(chǎng)強(qiáng)～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(chǎng)強(qiáng)≈10°V/cm復(fù)合起微主導(dǎo)作用氧化層厚=41nm氧化層場(chǎng)強(qiáng)≈10?V/cm復(fù)合起主導(dǎo)作用V厚柵氧并態(tài)):氧化層厚=100nm氧化層場(chǎng)強(qiáng)≈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(chǎng)強(qiáng)≈10?V/cm復(fù)合起微主導(dǎo)作用VII場(chǎng)氧：氧化層厚=100nm～400nm氧化層場(chǎng)強(qiáng)≈10?V/cm1.3～1.5復(fù)合起主導(dǎo)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(chǎng)強(qiáng)≈10?V/cm0.4～0.9如果重金屬層較近，X射線輻射可能存在實(shí)質(zhì)的劑量增強(qiáng)，可能的增強(qiáng)因子為2.59表D.1體硅MOS器件X射線輻照