JPH0318773A - 放射線照射による半導体素子の特性劣化モデルのパラメータ測定装置 - Google Patents
放射線照射による半導体素子の特性劣化モデルのパラメータ測定装置Info
- Publication number
- JPH0318773A JPH0318773A JP15237589A JP15237589A JPH0318773A JP H0318773 A JPH0318773 A JP H0318773A JP 15237589 A JP15237589 A JP 15237589A JP 15237589 A JP15237589 A JP 15237589A JP H0318773 A JPH0318773 A JP H0318773A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- irradiation
- time
- radiation
- measurement
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 25
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 39
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 abstract description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 101100385969 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) CYC8 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体素子の放射線照射による特性の劣化モデ
ルのパラメータを測定し決定する装置に関する。
ルのパラメータを測定し決定する装置に関する。
人工衛星等に搭載される半導体素子は宇宙線に曝され，
劣化、さらには，故障することは良く知られている。半
導体素子の劣化要因の一つは素子の受けた放射線の集積
線量効果である。集積線量による素子の劣化の評価は、
従来、現実に素子が曝される宇宙線の線量率Ｉ Ｇ ｙ
／ ｈ以下と比へて，非常に高い線量率１０３〜１０
’Ｇｙ／ｈでの実験結果を用いて行われており，高線量
率に於ける素子の劣化は低線量率に於いてよりも早く，
評価結果は安全側になると考えられてきた。
劣化、さらには，故障することは良く知られている。半
導体素子の劣化要因の一つは素子の受けた放射線の集積
線量効果である。集積線量による素子の劣化の評価は、
従来、現実に素子が曝される宇宙線の線量率Ｉ Ｇ ｙ
／ ｈ以下と比へて，非常に高い線量率１０３〜１０
’Ｇｙ／ｈでの実験結果を用いて行われており，高線量
率に於ける素子の劣化は低線量率に於いてよりも早く，
評価結果は安全側になると考えられてきた。
しかし、最近、素子の損傷と同時に回復（アニール）現
象がおこるため，同じ集積線量でも素子の劣化量は線量
率によって異なることが判ってきた。しかし、素子の耐
放射線性を評価する場合，ｌ Ｇ ｙ ／ ｈ以下の低
線量率での照射実験は数年から十年の期間を要すため、
実用的ではない。従って，高線量率での照射実験結果か
ら低線量率での素子の劣化特性を予測する方法を確立す
ることが重要である。
象がおこるため，同じ集積線量でも素子の劣化量は線量
率によって異なることが判ってきた。しかし、素子の耐
放射線性を評価する場合，ｌ Ｇ ｙ ／ ｈ以下の低
線量率での照射実験は数年から十年の期間を要すため、
実用的ではない。従って，高線量率での照射実験結果か
ら低線量率での素子の劣化特性を予測する方法を確立す
ることが重要である。
ＩＣの中でも、低電力で動作するＣＭＯＳ回路は宇宙用
として有望であるが，ＩＣを構成するＭＯＳＦＥＴは放
射線の照射で特性が劣化しやすい。
として有望であるが，ＩＣを構成するＭＯＳＦＥＴは放
射線の照射で特性が劣化しやすい。
ＭＯＳＦＥＴの放射線照射による特性劣化は、ゲートの
Ｓｉ酸化膜中八の固定正電荷の蓄積とＳｉ／酸化膜界面
の界面準位の増加による閾値電圧の変化による．ｇ量率
によるＦＥＴの劣化量のちがいを予測するためには，こ
れら二つの劣化要因を考慮したモデルを決定する必要が
ある。
Ｓｉ酸化膜中八の固定正電荷の蓄積とＳｉ／酸化膜界面
の界面準位の増加による閾値電圧の変化による．ｇ量率
によるＦＥＴの劣化量のちがいを予測するためには，こ
れら二つの劣化要因を考慮したモデルを決定する必要が
ある。
ＭＯＳＦＥＴの劣化のモデルは、一般に、次のように考
えられている。すなわち． ＭＯＳＦＥＴの劣化は，主
に，閾値電圧のシフト量として表わせる。閾値電圧シフ
トΔｖＴは固定正電荷によるシフトΔＶｏｘ界而準位に
よるシフトΔｖＩＬの和として求められる。
えられている。すなわち． ＭＯＳＦＥＴの劣化は，主
に，閾値電圧のシフト量として表わせる。閾値電圧シフ
トΔｖＴは固定正電荷によるシフトΔＶｏｘ界而準位に
よるシフトΔｖＩＬの和として求められる。
ΔＶＴ＝ΔＶｏｘ＋Δｖｔｔ ・（ｔ）
単位線量の１線インパルスγδ （１）がＦＥＴに照射
されたとすると、固定正電荷によるシフトΔＶｏｘと界
面準位によるシフトΔＶ ｒ ｔは、それぞれ、次式で
与えられる。
単位線量の１線インパルスγδ （１）がＦＥＴに照射
されたとすると、固定正電荷によるシフトΔＶｏｘと界
面準位によるシフトΔＶ ｒ ｔは、それぞれ、次式で
与えられる。
ΔＶｏｘ＝Ａ−Ｂ ・ｌ ｎ （ｔ）
・・ｌ２）Ａ：単位線量当たり発生する固定正電荷
による電圧シフト（Ｖ／Ｇｙ） Ｂニアニール係数（Ｖ／Ｇｙ−ｈ） ΔＶ．．＝Ｃ ・・・（３
）Ｃ：単位線量当たりに発生する界面準位による電圧シ
フト（Ｖ／Ｇｙ） 従って、ＦＥＴの閾値電圧シフトのインパルス応答は次
式となる。
・・ｌ２）Ａ：単位線量当たり発生する固定正電荷
による電圧シフト（Ｖ／Ｇｙ） Ｂニアニール係数（Ｖ／Ｇｙ−ｈ） ΔＶ．．＝Ｃ ・・・（３
）Ｃ：単位線量当たりに発生する界面準位による電圧シ
フト（Ｖ／Ｇｙ） 従って、ＦＥＴの閾値電圧シフトのインパルス応答は次
式となる。
ΔＶＴｏ（ｔ） ＝（Ａ＋ｃ）−Ｅ３ ・ｉ ｎ（ｔ）
−（４）従って、線量率γ（１）で照射した時の閾
値電圧シフトΔＶＴはインパルス応答ΔＶＴＯ（ｔ）と
γ（Ｌ）の畳込み積分として与えられる。
−（４）従って、線量率γ（１）で照射した時の閾
値電圧シフトΔＶＴはインパルス応答ΔＶＴＯ（ｔ）と
γ（Ｌ）の畳込み積分として与えられる。
ΔＶｄＴ）＝ｆ γ（τ）・ ΔＶｔｏ（ｔ − ｔ
）ｄ ｘＯ ・・（５） 一定の線量率γで照射した場合には、（４）式と（５）
式からΔＶｒ（ｔ）＝ ここで、（６）式は一定線量率γで照射中のΔＶＴを（
７）式は照射後のΔＶＴ を表わす。また、ｔ》ｔｏ．
即ち、魚射時間ｔｏよりも十分長い時間が経過すると（
７）式は ΔＶｄｔ）＝γｔｏ ［Ａ十Ｃ＋Ｂ−８（１＋１ｎ （
ｔ））コ＝ｙｔｏ（Ａ十Ｃ−Ｂ−１ｎ（ｔ）） ・
・｛８）となり、集積線量を表わす係数γｔＯを除いて
、インパルス応答の（４）式と一致する。
）ｄ ｘＯ ・・（５） 一定の線量率γで照射した場合には、（４）式と（５）
式からΔＶｒ（ｔ）＝ ここで、（６）式は一定線量率γで照射中のΔＶＴを（
７）式は照射後のΔＶＴ を表わす。また、ｔ》ｔｏ．
即ち、魚射時間ｔｏよりも十分長い時間が経過すると（
７）式は ΔＶｄｔ）＝γｔｏ ［Ａ十Ｃ＋Ｂ−８（１＋１ｎ （
ｔ））コ＝ｙｔｏ（Ａ十Ｃ−Ｂ−１ｎ（ｔ）） ・
・｛８）となり、集積線量を表わす係数γｔＯを除いて
、インパルス応答の（４）式と一致する。
従って，上記モデルを用いれば、ＦＥＴの製造プロセス
や構造に依存するパラメータＡ，Ｂ，Ｃを実験により決
定すれば，（５）式により任意の線量率での閾値電圧シ
フ１・ΔＶＴが求まる。
や構造に依存するパラメータＡ，Ｂ，Ｃを実験により決
定すれば，（５）式により任意の線量率での閾値電圧シ
フ１・ΔＶＴが求まる。
従来、これらのパラメータを決定する方法には次の二つ
が考えられている。
が考えられている。
（ａ）放射線をパルス状に照射した後、閾値電圧のアニ
ール特性をインパルス応答と見做してパラメータを決定
する。本方法では閾値電圧シフトΔＶＴの時間変化は（
８）式に従うので、縦軸にΔＶ「、横軸にｕｎ（ｔ）を
とればΔＶτの測定結果は直線上に並ぶ。従って、最小
二乗法によりパラメータＡ十ＣとＢとを決定できる。こ
れについては、ジー・シー・メッセンジャーらの著書「
ザエフェクトオブ ラデイエーション オン エレクト
ロニツク システムズＪ（Ｇ．Ｃ．Ｍｅｓｓｅｎｇｅｒ
ａｎｄ Ｍ．Ｓ．Ａｓｈ：Ｔｈｅ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏ
ｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｖａｎ Ｎｏｓｔｒａｎｄ Ｒｅｉｎ
ｈｏｌｄ Ｃｏ．Ｉｎｃ．，ＰＰ２０７−２１０．１９
８６）に述べられている。但し，パラメータＣは考慮さ
れていない。
ール特性をインパルス応答と見做してパラメータを決定
する。本方法では閾値電圧シフトΔＶＴの時間変化は（
８）式に従うので、縦軸にΔＶ「、横軸にｕｎ（ｔ）を
とればΔＶτの測定結果は直線上に並ぶ。従って、最小
二乗法によりパラメータＡ十ＣとＢとを決定できる。こ
れについては、ジー・シー・メッセンジャーらの著書「
ザエフェクトオブ ラデイエーション オン エレクト
ロニツク システムズＪ（Ｇ．Ｃ．Ｍｅｓｓｅｎｇｅｒ
ａｎｄ Ｍ．Ｓ．Ａｓｈ：Ｔｈｅ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏ
ｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｖａｎ Ｎｏｓｔｒａｎｄ Ｒｅｉｎ
ｈｏｌｄ Ｃｏ．Ｉｎｃ．，ＰＰ２０７−２１０．１９
８６）に述べられている。但し，パラメータＣは考慮さ
れていない。
（ｂ）照射しながら、閾値電圧シフトΔＶＴ を測定し
、ΔＶＴを集積線量で規格化した値とｉｎ（ｔ）の関係
が直線になることから、パラメータを決定する：即ち、
（６）式より ΔＶｖ（ｔ）／’／ ｔ＝Ａ十Ｃ＋Ｂ−Ｂ ・１ ｎ（
ｊ）・（９） となるので、パラメータ（Ａ＋Ｃ＋Ｂ）とＢとが最小二
乗法により決定できる。この方法については、牛坂，他
：ＭＯＳ素子の放射線損傷のア二ル特性と線量率依存性
，電子通信学会 信学技報，ＳＳＤ８６，Ｎα３１，Ｐ
Ｐ５５−６２．１９８６に述べられている。
、ΔＶＴを集積線量で規格化した値とｉｎ（ｔ）の関係
が直線になることから、パラメータを決定する：即ち、
（６）式より ΔＶｖ（ｔ）／’／ ｔ＝Ａ十Ｃ＋Ｂ−Ｂ ・１ ｎ（
ｊ）・（９） となるので、パラメータ（Ａ＋Ｃ＋Ｂ）とＢとが最小二
乗法により決定できる。この方法については、牛坂，他
：ＭＯＳ素子の放射線損傷のア二ル特性と線量率依存性
，電子通信学会 信学技報，ＳＳＤ８６，Ｎα３１，Ｐ
Ｐ５５−６２．１９８６に述べられている。
上記の従来技術は以下の点について考慮がされておらず
、装置が大規模になる，測定精度が悪化する恐れがある
等の問題点があった。
、装置が大規模になる，測定精度が悪化する恐れがある
等の問題点があった。
即ち、（ａ）の方法では（８）式が精度良く成立するた
めには、測定開始時刻Ｌが照射時間ｔｏの百倍以上長い
必要がある。また，測定に十分な閾値電圧シフトを得る
ためには、１０３Ｇｙから１０’Ｇｙの集積線量を照射
する必要がある。短時間に照射するためには、加連器の
ようなパルス状大線源で照射する必要があり、試験装置
は必然的に大規模になる。
めには、測定開始時刻Ｌが照射時間ｔｏの百倍以上長い
必要がある。また，測定に十分な閾値電圧シフトを得る
ためには、１０３Ｇｙから１０’Ｇｙの集積線量を照射
する必要がある。短時間に照射するためには、加連器の
ようなパルス状大線源で照射する必要があり、試験装置
は必然的に大規模になる。
（ｂ）の方法では、照射装置から取り出してオフライン
で測定した場合には、アニール効果による測定誤差が発
生し実験の精度が低下する。従って、照射中にオンライ
ンで測定する必要があるが、閾値電圧の測定では微小電
流・電圧の測定を必要とする。このため、γ線■（射装
置やＸ線照射装置の内部に設置された半導体素子の特性
を外部の測定装置から照射中に測定する場合、雑音が多
い等の問題があり，精度の良い特性測定は困難と考えら
れる。
で測定した場合には、アニール効果による測定誤差が発
生し実験の精度が低下する。従って、照射中にオンライ
ンで測定する必要があるが、閾値電圧の測定では微小電
流・電圧の測定を必要とする。このため、γ線■（射装
置やＸ線照射装置の内部に設置された半導体素子の特性
を外部の測定装置から照射中に測定する場合、雑音が多
い等の問題があり，精度の良い特性測定は困難と考えら
れる。
本発明は、加速器等の大規模な照射装置を用いることな
く、６０ＣＯγ線照射装置やＸＢ照射装置のような小型
の照射装置で素子を魚射後、オフライン測定により短時
間に精度良く素子の放射線照射による特性劣化パラメー
タを決定することを目的としている。
く、６０ＣＯγ線照射装置やＸＢ照射装置のような小型
の照射装置で素子を魚射後、オフライン測定により短時
間に精度良く素子の放射線照射による特性劣化パラメー
タを決定することを目的としている。
上記目的は照射装置と半導体特性ｌ１ｔ！ｌ定装置を統
括制御し、半導体素子の照射直後からｉｔ＋ｌＩ定した
素子特性のアニール曲線を時間補正する機能をもつ制御
装置を設けることにより達戊される。
括制御し、半導体素子の照射直後からｉｔ＋ｌＩ定した
素子特性のアニール曲線を時間補正する機能をもつ制御
装置を設けることにより達戊される。
制御装置は照射装置を起動し、半導体素子を照射した後
、照射終了直後から半導体特性測定装置を制御して半導
体素子の閾値電圧シフトの時間変化を測定し、測定結果
に放射線の線量率と照射時間を考慮した時間補正をする
。これにより、閾値電圧シフトと照射開始からの時間の
対数との関係が直線となり、長時間の測定を行うことな
く短時間で、精度良く特性劣化パラメータを決定するこ
とができる。
、照射終了直後から半導体特性測定装置を制御して半導
体素子の閾値電圧シフトの時間変化を測定し、測定結果
に放射線の線量率と照射時間を考慮した時間補正をする
。これにより、閾値電圧シフトと照射開始からの時間の
対数との関係が直線となり、長時間の測定を行うことな
く短時間で、精度良く特性劣化パラメータを決定するこ
とができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。先
ず、第１図により本実施例の全体構戊を説明する。照射
装置１により放射線を■（射てきる位置に試料のＭＯＳ
ＦＥＴ ３を設置する。照射装阪１はＸ線照射装置を用
いる。ＭＯＳＦＥＴ３の各端子、即ち、ドレインＤ，サ
ブストレートＳＢ、ソースＳ及びゲートＧは半導体特性
測定装置２に、それぞれ、測定ケーブル４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄで接続される。制御装置５は照射装置１を照財
開始指令信号７ａ、及び，照射終了指令信号７ｂを用い
て制御するとともに，バス６を介して半導体特性測定装
置２を制御し、測定データを半導体特性測定装置２から
入力することができる。また，制御装置５は試験条件や
ａｌｌｌ定結果を表示できるＣＲＴ８と信号線９により
接続されていて、試験条件等を入カするためのキーボー
ド１０と信号線ｔ１で接続される。
ず、第１図により本実施例の全体構戊を説明する。照射
装置１により放射線を■（射てきる位置に試料のＭＯＳ
ＦＥＴ ３を設置する。照射装阪１はＸ線照射装置を用
いる。ＭＯＳＦＥＴ３の各端子、即ち、ドレインＤ，サ
ブストレートＳＢ、ソースＳ及びゲートＧは半導体特性
測定装置２に、それぞれ、測定ケーブル４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄで接続される。制御装置５は照射装置１を照財
開始指令信号７ａ、及び，照射終了指令信号７ｂを用い
て制御するとともに，バス６を介して半導体特性測定装
置２を制御し、測定データを半導体特性測定装置２から
入力することができる。また，制御装置５は試験条件や
ａｌｌｌ定結果を表示できるＣＲＴ８と信号線９により
接続されていて、試験条件等を入カするためのキーボー
ド１０と信号線ｔ１で接続される。
閾値′漱圧■『は半導体特姓測定装置２により以下の様
にして測定される。すなわち、試料のＭＯＳＦＥ’ｒ３
がｎチャネルのエンハンスメント形のＭＯＳＦＥＩＮ．
！｝合を例にとると、ソースＳをアースレベルに、トレ
インＤを適当な正の１−レイン電圧に、サブス１・レー
１〜ＳＢを適当なサブストレー１〜電圧に、それぞれ、
設定する。以上の電圧は測定するＦＥＴの仕様と耐放射
線性を評価する動作状態により決定される。以上の状態
でゲートＧにかけるゲー１・電圧ＶＧを○ボル１〜から
上げて行き、トレイン電流ＩＱ を劃定する。第２図に
１くレイン電流とゲーｈ？ｉ！圧の関係を模式図で示し
た。ドレイン電流が流れ始めるゲート電圧が閾値電圧Ｖ
ａである。通常、放射線を照射されると、本図に破線で
示したように、特性が変化し、閾値電圧もシフｉ・する
。照射前の閾値電圧値からの変化量を閾値電圧シフトと
呼ぶ。
にして測定される。すなわち、試料のＭＯＳＦＥ’ｒ３
がｎチャネルのエンハンスメント形のＭＯＳＦＥＩＮ．
！｝合を例にとると、ソースＳをアースレベルに、トレ
インＤを適当な正の１−レイン電圧に、サブス１・レー
１〜ＳＢを適当なサブストレー１〜電圧に、それぞれ、
設定する。以上の電圧は測定するＦＥＴの仕様と耐放射
線性を評価する動作状態により決定される。以上の状態
でゲートＧにかけるゲー１・電圧ＶＧを○ボル１〜から
上げて行き、トレイン電流ＩＱ を劃定する。第２図に
１くレイン電流とゲーｈ？ｉ！圧の関係を模式図で示し
た。ドレイン電流が流れ始めるゲート電圧が閾値電圧Ｖ
ａである。通常、放射線を照射されると、本図に破線で
示したように、特性が変化し、閾値電圧もシフｉ・する
。照射前の閾値電圧値からの変化量を閾値電圧シフトと
呼ぶ。
第３図で本実施例の動作を説明する。制御装置５の制御
内容を本図のフローチャ−１−に従って，以下に説明す
る。
内容を本図のフローチャ−１−に従って，以下に説明す
る。
Ｌ１：キーボードｌ○から試験者が測定条件を入力する
。入力するデータは以下の通りである。
。入力するデータは以下の通りである。
（１）照射装置土の照射条件
線量率 γ
集積線量 Ｆ
（２） ＭＯＳＦＥＴ３の照射時のバイアス条件ドレイ
ン電圧 ＶＤ ゲート雷圧 Ｖｃ ソース電圧及びサブストレート電圧 （３）照射終了後の測定条件 ゲート電圧掃引範囲 測定時間間隔，測定回数等 制御装置５はこれらのデータを内部の記憶装置（第１図
では省略）に格納する。
ン電圧 ＶＤ ゲート雷圧 Ｖｃ ソース電圧及びサブストレート電圧 （３）照射終了後の測定条件 ゲート電圧掃引範囲 測定時間間隔，測定回数等 制御装置５はこれらのデータを内部の記憶装置（第１図
では省略）に格納する。
Ｌ２：照射前のＭＯＳＦＥＴ ３の特性を測定する。半
導体特性測定装置２にＭＯＳＦＥＴ ３のドレイン電流
とゲー１〜電圧の関係（第２図）の測定開始指令をバス
６を介して出力する。半導体特性測定装置２はドレイン
電流とゲート電圧の関係を測定し、その測定データをバ
ス６を介して制御装置５に伝送する。制御装置５は伝送
された測定データからＭＯＳＦＥＴ ３の閾値電圧ＶＴ
Ｏを求める。さらに、照射時間Ｌ ｏ を計算する。
導体特性測定装置２にＭＯＳＦＥＴ ３のドレイン電流
とゲー１〜電圧の関係（第２図）の測定開始指令をバス
６を介して出力する。半導体特性測定装置２はドレイン
電流とゲート電圧の関係を測定し、その測定データをバ
ス６を介して制御装置５に伝送する。制御装置５は伝送
された測定データからＭＯＳＦＥＴ ３の閾値電圧ＶＴ
Ｏを求める。さらに、照射時間Ｌ ｏ を計算する。
ｔｏ＝ｒ”／γ
勿論．ＬＬで照射時間を、直接、入力しても良い。
Ｌ３：制御装置５は煎射装置■に照射開始指令信号７ａ
を出力する。また、バス６を介して、半導体特性ａｌ！
Ｉ定装置２に照射時のバイアス条件をＭＯＳＦＥＴ ３
に出力させる。更に、制御装置５は内部のクロツクをリ
セットし．１＝０とする。
を出力する。また、バス６を介して、半導体特性ａｌ！
Ｉ定装置２に照射時のバイアス条件をＭＯＳＦＥＴ ３
に出力させる。更に、制御装置５は内部のクロツクをリ
セットし．１＝０とする。
Ｌ４：ｔ＝ｔｏ となるまで照射を継続する。
Ｌ５：ｔ＝ｔ．ｏになると制御装置５は照射装置１に照
射終了指令信昔７ｂを出力し、放射線照射を停止する。
射終了指令信昔７ｂを出力し、放射線照射を停止する。
ＭＯＳＦＥＴ ３のバイアスは照射時の条件を保持する
。
。
Ｌ６：指定された時間になると半導体特性測定装置２に
ＭＯＳＦＥＴ ３のドレイン電流とゲート電圧の関係（
第２図）の測定開始指令をバス６を介して出力し、Ｌ２
と同様の方広で装置２はトレン電流とゲー１・電圧の関
係を測定し、その測定データをバス６を介して制御装置
５に伝送する。
ＭＯＳＦＥＴ ３のドレイン電流とゲート電圧の関係（
第２図）の測定開始指令をバス６を介して出力し、Ｌ２
と同様の方広で装置２はトレン電流とゲー１・電圧の関
係を測定し、その測定データをバス６を介して制御装置
５に伝送する。
Ｌ７：制御装置５は伝送された測定データからＭＯＳＦ
ＥＴ ３の閾値電圧を求め、照射前の閾値電圧Ｖ丁０を
差し引くことにより閾値電圧シフ１−ΔＶＴを求める。
ＥＴ ３の閾値電圧を求め、照射前の閾値電圧Ｖ丁０を
差し引くことにより閾値電圧シフ１−ΔＶＴを求める。
Ｌ８：Ｌ６，Ｌ７を指定された測定回数繰り返す。
Ｌ ９ ： ＭＯＳＦＥＴ ３の特性劣化パラメータを
計算する。Ｌ６〜Ｌ８でｉｌｌ１定した閾値電圧シフト
Δ■］の時間変化を用いてＭＯＳＦＥＴ ３の特性劣化
パラメータを決定する。決定方広の詳細は後述する。
計算する。Ｌ６〜Ｌ８でｉｌｌ１定した閾値電圧シフト
Δ■］の時間変化を用いてＭＯＳＦＥＴ ３の特性劣化
パラメータを決定する。決定方広の詳細は後述する。
ＬＬＯ：Ｌ９での計算結果をＣＲＴ８に表示する。
次に、第４図と第５図を用いて特性劣化パラメータの決
定方法を説明する。第４図は本実施例の￥２置を用いて
、一定線量率γで時間ｔｏまで照射し、その後、照射を
停止して閾値電圧シフトΔＶｒを時間ｔｔ−４４で測定
した結果を示した図である。
定方法を説明する。第４図は本実施例の￥２置を用いて
、一定線量率γで時間ｔｏまで照射し、その後、照射を
停止して閾値電圧シフトΔＶｒを時間ｔｔ−４４で測定
した結果を示した図である。
黒丸がｉｉｌｌ１定点を示している。実線は予想される
閾値電圧シフトΔＶＴの時間変化である。
閾値電圧シフトΔＶＴの時間変化である。
Ｏ≦Ｌ≦し０では（６）式が、ｔ ＞ ｔ ｌ３では（
７）式が，それぞれ、対応している。破線は（８）式に
対応し．ｔ＞ｔｏではａｌｌ］定データはこの破線の直
線に漸近する。前述のように，照射直後の測定データか
ら（８）式のパラメータを決定すると誤差が大きい。ｄ
１ク定データから（８）式を決定するためには、Ｌ≧１
００ｔｏで無ければ正確な決定ができない。
７）式が，それぞれ、対応している。破線は（８）式に
対応し．ｔ＞ｔｏではａｌｌ］定データはこの破線の直
線に漸近する。前述のように，照射直後の測定データか
ら（８）式のパラメータを決定すると誤差が大きい。ｄ
１ク定データから（８）式を決定するためには、Ｌ≧１
００ｔｏで無ければ正確な決定ができない。
本発明では照射終了直後からの測定データを用いてパラ
メータを決定するために，次のような処理を行う。即ち
，胤射直後の測定データが直線からずれているのを補正
するために、時間軸をｉｎ（ｔ）からｉｎ （ｔ’ ）
に変換する処理を行う。
メータを決定するために，次のような処理を行う。即ち
，胤射直後の測定データが直線からずれているのを補正
するために、時間軸をｉｎ（ｔ）からｉｎ （ｔ’ ）
に変換する処理を行う。
変換は前出の（７）式と（８）式とが等しくなるように
，ｔ′を決定する。即ち，（７）式と（８）式を比較し
て、 ・・（ｌＯ） となるように、ｔ′ を決定する。
，ｔ′を決定する。即ち，（７）式と（８）式を比較し
て、 ・・（ｌＯ） となるように、ｔ′ を決定する。
（１０）式を用いて決定したＬ′の対数ｉｎ（ｔ’）を
横軸として測定点を再プロットしたのが第５図である。
横軸として測定点を再プロットしたのが第５図である。
本図から最小二乗法によって直線の傾きとｙ切片を求め
る。線量率γと照射時間ｔｏは既知であるから、パラメ
ータ（Ａ＋Ｃ）とＢとを決定することができる。
る。線量率γと照射時間ｔｏは既知であるから、パラメ
ータ（Ａ＋Ｃ）とＢとを決定することができる。
制御装置５は以七のデータ処理を第２図のＬ９で行う。
本方清は照射終了直後からのｉｆｌｌ＋定データを用い
てパラメータを決定できるため、以下の利焦がある。
てパラメータを決定できるため、以下の利焦がある。
（１）装置の小型化
従来方法（ａ）のような太線量のパルス状放射線発生装
置は必要なく，小型のＸ線発生装置でよい。
置は必要なく，小型のＸ線発生装置でよい。
（２）実験期間の大幅短縮
本方法で一時間照射し、閾値電圧シフトΔＶｒは０ ．
Ｉ Ｖ ／ ｄｅｃａｄｅでアニールするＭＯＳＦＥ
Ｔを仮定する。本方法では照射直後から測定を開始し、
百時間までａｔ！Ｉ定すれば、最初の測定データと最後
の測定データでは０．２Ｖの差のあるΔＶＴが得られる
。一方、従来の方法（ａ）を本実施例のようなパルス線
源ではない照射装置で照射した場合に適用すると，煎射
放射線をパルス状と見做し、閾値電圧のアニール特性を
インパルス応答と見做せるよう、照射百時間後からしか
測定を開始することは出来ない。従って、０．２Ｖ差の
ａ＋ｌＩ定データを得るには一万時間まで測定する必要
がある。
Ｉ Ｖ ／ ｄｅｃａｄｅでアニールするＭＯＳＦＥ
Ｔを仮定する。本方法では照射直後から測定を開始し、
百時間までａｔ！Ｉ定すれば、最初の測定データと最後
の測定データでは０．２Ｖの差のあるΔＶＴが得られる
。一方、従来の方法（ａ）を本実施例のようなパルス線
源ではない照射装置で照射した場合に適用すると，煎射
放射線をパルス状と見做し、閾値電圧のアニール特性を
インパルス応答と見做せるよう、照射百時間後からしか
測定を開始することは出来ない。従って、０．２Ｖ差の
ａ＋ｌＩ定データを得るには一万時間まで測定する必要
がある。
（３）高精度
従来の方法（ｂ）と異なり、雑音の多い照射中のオンラ
イン測定は必要ない。また、照射により十分な閾値電圧
シフトを発生させた直後からの測定のため、劃定誤差を
小さくすることができる。
イン測定は必要ない。また、照射により十分な閾値電圧
シフトを発生させた直後からの測定のため、劃定誤差を
小さくすることができる。
なお，前記実施例では照射装置１として、Ｘ線発生装置
を用いたが、８ ０ Ｃ Ｏを線源として用いた照射装
置でも良い。また、試料のＭＯＳＦＥＴ ３は一個であ
るが、試験効率を向上し、統計精度を上げるため，複数
個を同時に照射し測定するようにしても良い。
を用いたが、８ ０ Ｃ Ｏを線源として用いた照射装
置でも良い。また、試料のＭＯＳＦＥＴ ３は一個であ
るが、試験効率を向上し、統計精度を上げるため，複数
個を同時に照射し測定するようにしても良い。
本発明によれば、加速器のような太線量率のパルス線源
でなく簡単なＸａ発生装置を用いるため装置を小型化す
ることができる。また、測定時間を変換処理することに
より照射終了直後からの測定データからＭ Ｏ Ｓ Ｆ
Ｅ Ｔの特性劣化パラメータを短峙間で決定すること
ができる。さらに、照射後のｉｉｌｌ＋定のため，測定
誤差を小さくすることができ、高精度のｉｌｌｌり定が
できる。
でなく簡単なＸａ発生装置を用いるため装置を小型化す
ることができる。また、測定時間を変換処理することに
より照射終了直後からの測定データからＭ Ｏ Ｓ Ｆ
Ｅ Ｔの特性劣化パラメータを短峙間で決定すること
ができる。さらに、照射後のｉｉｌｌ＋定のため，測定
誤差を小さくすることができ、高精度のｉｌｌｌり定が
できる。
第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図はＭＯ
ＳＦＥＴのドレイン電流とゲート電圧の関係の説明図、
第３図は第１図の動作のフローチャ−１・，第４図はＭ
ＯＳＦＥＴの閾値電圧シフトのＨｌ！Ｉ定結果の説明図
、第５図は時間軸変換処理後のデータの説明図である。 １・・・照射装置，２・・・半導体特性測定装置，３・
・ＭＯＳＦＥＴ、４・・・測定ケーブル、５・・・制御
装置、６バス、７ａ・・照射開始指令信号．７ｂ 照
射終了指令信号，８・・・ＣＲＴ、９・信号線、１０・
・・キーＯ ４ｄ 弔 １ 船 ２ 図 ケ−｝−電圧 図 Ｖ０ 第 ３ 図
ＳＦＥＴのドレイン電流とゲート電圧の関係の説明図、
第３図は第１図の動作のフローチャ−１・，第４図はＭ
ＯＳＦＥＴの閾値電圧シフトのＨｌ！Ｉ定結果の説明図
、第５図は時間軸変換処理後のデータの説明図である。 １・・・照射装置，２・・・半導体特性測定装置，３・
・ＭＯＳＦＥＴ、４・・・測定ケーブル、５・・・制御
装置、６バス、７ａ・・照射開始指令信号．７ｂ 照
射終了指令信号，８・・・ＣＲＴ、９・信号線、１０・
・・キーＯ ４ｄ 弔 １ 船 ２ 図 ケ−｝−電圧 図 Ｖ０ 第 ３ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、放射線照射による半導体素子の特性劣化モデルのパ
ラメータを測定する装置において、 測定する前記半導体素子に前記放射線を照射する照射装
置と、前記半導体素子の特性を測定する半導体特性測定
装置とを統括制御し、照射終了直後からの前記半導体素
子の特性測定データの時間変化曲線を時間補正すること
により前記半導体素子の前記特性劣化モデルの前記パラ
メータを決定する制御装置を設けたことを特徴とする放
射線照射による半導体素子の特性劣化モデルのパラメー
タ測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15237589A JPH0318773A (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 放射線照射による半導体素子の特性劣化モデルのパラメータ測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15237589A JPH0318773A (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 放射線照射による半導体素子の特性劣化モデルのパラメータ測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0318773A true JPH0318773A (ja) | 1991-01-28 |
Family
ID=15539152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15237589A Pending JPH0318773A (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 放射線照射による半導体素子の特性劣化モデルのパラメータ測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0318773A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010091334A (ja) * | 2008-10-06 | 2010-04-22 | Toyota Motor Corp | 半導体装置の放射線照射試験方法 |
| CN107305593A (zh) * | 2016-04-21 | 2017-10-31 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种soi mosfet总剂量辐照模型的建模方法 |
| CN108362988A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-08-03 | 哈尔滨工业大学 | 一种抑制双极晶体管低剂量率增强效应的方法 |
-
1989
- 1989-06-16 JP JP15237589A patent/JPH0318773A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010091334A (ja) * | 2008-10-06 | 2010-04-22 | Toyota Motor Corp | 半導体装置の放射線照射試験方法 |
| CN107305593A (zh) * | 2016-04-21 | 2017-10-31 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种soi mosfet总剂量辐照模型的建模方法 |
| CN107305593B (zh) * | 2016-04-21 | 2020-12-01 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种soi mosfet总剂量辐照模型的建模方法 |
| CN108362988A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-08-03 | 哈尔滨工业大学 | 一种抑制双极晶体管低剂量率增强效应的方法 |
| CN108362988B (zh) * | 2018-02-09 | 2020-12-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种抑制双极晶体管低剂量率增强效应的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7423446B2 (en) | Characterization array and method for determining threshold voltage variation | |
| US7240308B2 (en) | Simulation method for semiconductor circuit device and simulator for semiconductor circuit device | |
| US8862426B2 (en) | Method and test system for fast determination of parameter variation statistics | |
| Pelka et al. | Nonlinearity correction of the integrated time-to-digital converter with direct coding | |
| CN110988639B (zh) | 一种恒定电场应力偏压温度不稳定性的测试方法和装置 | |
| Prorok | The theory of periodic screening II: Doubly bounded recurrence times and mean lead time and detection probability estimation | |
| US20080068029A1 (en) | Capacitance measuring apparatus and capacitance measuring method | |
| CN101114314A (zh) | 仿真设备和仿真方法以及半导体器件制造方法 | |
| CN111220888B (zh) | 晶体管的开启电压的测试方法及测试装置 | |
| US6737870B2 (en) | Capacitance measurement method | |
| JPH0318773A (ja) | 放射線照射による半導体素子の特性劣化モデルのパラメータ測定装置 | |
| McWhorter et al. | Comparison of MOS capacitor and transistor postirradiation response | |
| Johnston et al. | Total dose effects at low dose rates | |
| AU2019100348A4 (en) | A specified gas sensor correction method based on locally weighted regression algorithm | |
| August | Design criteria for a high-dose MOS dosimeter for use in space | |
| Brown et al. | A framework for an integrated set of standards for ionizing radiation testing of microelectronics | |
| CN105988072A (zh) | Mos晶体管的开启电压测试系统及测试方法 | |
| US3529249A (en) | Sample and store apparatus including means to compensate for base line drift | |
| US7512499B1 (en) | System and method for determining substrate doping density in metal oxide semiconductor devices | |
| US20140195175A1 (en) | Measuring dielectric breakdown in a dynamic mode | |
| Mehedi | Characterisation and modelling of Random Telegraph Noise in nanometre devices | |
| Kwan et al. | An automated test system for MNOS transistor characterization | |
| Mahmoud et al. | Modeling of the Quantization Effects on the Resolution Uncertainty of Digital Indicators | |
| RU53791U1 (ru) | Устройство диагностики радиоэлектронной аппаратуры по текущему состоянию | |
| Ivanova et al. | An adaptive γ-ray spectrometer with a high event processing rate |