JPH0648705B2 - 半導体装置の試験方法 - Google Patents
半導体装置の試験方法Info
- Publication number
- JPH0648705B2 JPH0648705B2 JP60170756A JP17075685A JPH0648705B2 JP H0648705 B2 JPH0648705 B2 JP H0648705B2 JP 60170756 A JP60170756 A JP 60170756A JP 17075685 A JP17075685 A JP 17075685A JP H0648705 B2 JPH0648705 B2 JP H0648705B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- energy
- semiconductor device
- lsi
- incident
- particles
- Prior art date
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- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の試験方法に関するものであり、
更に具体的には、半導体装置内に、重粒子線が原因とな
り一時的かつ局部的に異常電流が流れた場合に生ずる誤
動作の耐性を試験する方法に関するものである。
更に具体的には、半導体装置内に、重粒子線が原因とな
り一時的かつ局部的に異常電流が流れた場合に生ずる誤
動作の耐性を試験する方法に関するものである。
この種の誤動作はLSIで多く発生する。半導体基板中を
移動する重粒子はその飛跡上にエネルギを放出し、電子
正孔対を発生させる。この様子を第１図に示す。１は半
導体基板、２は導電性領域、３は空乏相領域、４は入射
重粒子の飛跡、５は発生した電子正孔対である。発生し
た電荷は空乏層内の電界により移動し、この領域にパル
ス性の電流を生じる。この電流は本来のLSIの動作とは
無関係なものであり、飛跡の位置、電流値によつてLSI
の機能を乱す場合がある。たとえば、LSIのパッケージ
材料に含まれる微量の放射性同位元素から発生したα線
によるメモリの誤動作、衛星用LSIの宇宙線による誤動
作等があり、その耐量評価が必要である。
移動する重粒子はその飛跡上にエネルギを放出し、電子
正孔対を発生させる。この様子を第１図に示す。１は半
導体基板、２は導電性領域、３は空乏相領域、４は入射
重粒子の飛跡、５は発生した電子正孔対である。発生し
た電荷は空乏層内の電界により移動し、この領域にパル
ス性の電流を生じる。この電流は本来のLSIの動作とは
無関係なものであり、飛跡の位置、電流値によつてLSI
の機能を乱す場合がある。たとえば、LSIのパッケージ
材料に含まれる微量の放射性同位元素から発生したα線
によるメモリの誤動作、衛星用LSIの宇宙線による誤動
作等があり、その耐量評価が必要である。
従来、この種の試験を行なう場合、アメリシウム，カリ
フオルニウム等の放射性同位元素から発生するα線，核
分裂片等をLSIに照射する方法(A)，サイクロトロン等の
粒子加速器により発生した重粒子線をLSIに照射する方
法等(B)が用いられて来た。しかし、これらの手段によ
る粒子線のエネルギは宇宙線にくらべ数桁以上小さく、
完全な模擬試験を行なうことができない。また、粒子の
入射時間及び入射位置を粒子単位で制御することはでき
ず、多数の粒子を入射させ、統計的に粒子の効果を求め
る程度のことしかできない欠点があつた。
フオルニウム等の放射性同位元素から発生するα線，核
分裂片等をLSIに照射する方法(A)，サイクロトロン等の
粒子加速器により発生した重粒子線をLSIに照射する方
法等(B)が用いられて来た。しかし、これらの手段によ
る粒子線のエネルギは宇宙線にくらべ数桁以上小さく、
完全な模擬試験を行なうことができない。また、粒子の
入射時間及び入射位置を粒子単位で制御することはでき
ず、多数の粒子を入射させ、統計的に粒子の効果を求め
る程度のことしかできない欠点があつた。
本発明の目的は、半導体装置内に一時的かつ局部的に異
常電流が流れた場合の耐量を、その位置及び動作タイミ
ングを含め定量的に評価する方法を提供することにあ
る。
常電流が流れた場合の耐量を、その位置及び動作タイミ
ングを含め定量的に評価する方法を提供することにあ
る。
本発明は半導体装置の加工寸法に応じた細い単発パルス
状平行光線をLSIに照射し、LSIの電気的な応答を調べる
もので、光線の波長、エネルギ、時間幅を以下に述べる
方法で決定することを特徴とする。
状平行光線をLSIに照射し、LSIの電気的な応答を調べる
もので、光線の波長、エネルギ、時間幅を以下に述べる
方法で決定することを特徴とする。
上記光線は半導体装置内でエネルギを放出し減衰しなが
ら進む。半導体装置内で吸収されたエネルギは電子正孔
対発生に寄与する。このため、重粒子線による電子正孔
対発生と等価な現象を光線により実現できる。
ら進む。半導体装置内で吸収されたエネルギは電子正孔
対発生に寄与する。このため、重粒子線による電子正孔
対発生と等価な現象を光線により実現できる。
光線が半導体装置に与える単位長さ当りのエネルギは次
式で表わされる。
式で表わされる。
ただし Ｅ：放出エネルギ 〔eV〕 ｘ：光路上の距離 〔cm〕 α：吸収係数 〔1/cm〕 E0：光の入射エネルギ 〔eV〕 αは半導体装置の基板材料と光の波長により定まる係数
で、第２図に示す値となる。
で、第２図に示す値となる。
従つて重粒子の通過と等価な短い時間幅の光パルスを用
い、その入射エネルギと波長を選択することにより、重
粒子の飛程上に生じる電子正孔対と同様な電離状態を光
線により作り出すことができる。
い、その入射エネルギと波長を選択することにより、重
粒子の飛程上に生じる電子正孔対と同様な電離状態を光
線により作り出すことができる。
このように、本発明は従来にない高エネルギ粒子の作用
が試験でき、入射の時間、位置を制御できる点が異な
る。
が試験でき、入射の時間、位置を制御できる点が異な
る。
本発明の実施例を第３図に示す。６は試験対象LSI、７
はレーザ光、８は光学系で、レーザを細い平行光線にす
る部分である。９はハーフミラーで、レーザ光の照射さ
れている部分の像を10の観察位置の方向にとり出し、LS
I上の照射位置を確認するために用いる。光学系を反射
型顕微鏡とすることにより、入射位置を精密に調整する
ことができる。11は光の強度を調整するためのフイルタ
である。12はLSIの電気的測定系で、誤動作の有無を測
定する。
はレーザ光、８は光学系で、レーザを細い平行光線にす
る部分である。９はハーフミラーで、レーザ光の照射さ
れている部分の像を10の観察位置の方向にとり出し、LS
I上の照射位置を確認するために用いる。光学系を反射
型顕微鏡とすることにより、入射位置を精密に調整する
ことができる。11は光の強度を調整するためのフイルタ
である。12はLSIの電気的測定系で、誤動作の有無を測
定する。
たとえば、シリコン基板上に作られたLSIに鉄粒子が入
射した場合の評価について説明する。宇宙空間では、鉄
よりも軽い粒子が多く存在する。従つて次の説明では最
も重い鉄粒子について説明することにする。シリコン中
の鉄粒子は入射エネルギ90MeVのときシリコンに与える
エネルギ密度が最大となり、その値は6.3×1010eV/cmで
ある(C)。LSIの深さ方向の能動領域は10μｍ程度で、こ
の点のエネルギ密度は5.3×1010eV/cmである。従つて深
さｘ＝０の点とｘ＝10μｍの点のエネルギ密度の関係を
(1)式に代入することにより、実験に必要な光の波長及
び入射エネルギを求めることができる。
射した場合の評価について説明する。宇宙空間では、鉄
よりも軽い粒子が多く存在する。従つて次の説明では最
も重い鉄粒子について説明することにする。シリコン中
の鉄粒子は入射エネルギ90MeVのときシリコンに与える
エネルギ密度が最大となり、その値は6.3×1010eV/cmで
ある(C)。LSIの深さ方向の能動領域は10μｍ程度で、こ
の点のエネルギ密度は5.3×1010eV/cmである。従つて深
さｘ＝０の点とｘ＝10μｍの点のエネルギ密度の関係を
(1)式に代入することにより、実験に必要な光の波長及
び入射エネルギを求めることができる。
ｘ＝０のとき ｘ＝10μｍとき α＝173 〔1/cm2〕 第２図より、α＝173に対応する波長は約0.95μｍと求
まる。この結果を(2)式に代入し、必要な入射エネルギ
Ｅ0は364MeV、すなわち58pJと求まる。
まる。この結果を(2)式に代入し、必要な入射エネルギ
Ｅ0は364MeV、すなわち58pJと求まる。
また、LSI中に発生したパルス状電荷はおよそ200pS程度
の時間幅とする。
の時間幅とする。
次に半導体中の重粒子の放出エネルギについて説明す
る。
る。
重粒子が物質中を通過する場合の単位飛程当りの放出エ
ネルギは次のようにして求めることができる。次の表１
はアルミ中の各種粒子の例であるが、エネルギを質料単
位（amu）でノーマライズしていること、原子番号がＳ
ｉと１つちがいであるため、Ｓｉ中の挙動と読みかえて
も大きなちがいはない。
ネルギは次のようにして求めることができる。次の表１
はアルミ中の各種粒子の例であるが、エネルギを質料単
位（amu）でノーマライズしていること、原子番号がＳ
ｉと１つちがいであるため、Ｓｉ中の挙動と読みかえて
も大きなちがいはない。
データの詳細は表１のように、入射エネルギＥi〔MeV/a
mu〕と飛程Ｒ〔mg/cm2〕として提供される。
mu〕と飛程Ｒ〔mg/cm2〕として提供される。
入射エネルギ90MeVの56Ｆｅは に対応する飛程4.373〔mg/cm2〕を有する。表１のエネ
ルギ1.25MeV/amuの欄との比較より、エネルギ差／飛程
差は が飛程上１mg当りの放出エネルギとして得られる。Ｓｉ
の比重2.42g/cm3より、飛程上のエネルギ密度を長さ当
りに換算すると26.9×2.42×103/104＝6.5MeV/μが得ら
れる。本発明では、これと同じエネルギをレーザにて与
えるものである。
ルギ1.25MeV/amuの欄との比較より、エネルギ差／飛程
差は が飛程上１mg当りの放出エネルギとして得られる。Ｓｉ
の比重2.42g/cm3より、飛程上のエネルギ密度を長さ当
りに換算すると26.9×2.42×103/104＝6.5MeV/μが得ら
れる。本発明では、これと同じエネルギをレーザにて与
えるものである。
以上のように、入射エネルギ90MeVの鉄粒子の効果を本
発明の方法で測定する場合、波長0.95μｍ、時間幅200p
S、入射エネルギ58pJ/パルスの光線を用い、評価しよう
とする回路部分に照射する。照射により誤動作が生じた
かどうかを第３図12の電気的測定系で調べることによ
り、半導体装置の評価を行なう。
発明の方法で測定する場合、波長0.95μｍ、時間幅200p
S、入射エネルギ58pJ/パルスの光線を用い、評価しよう
とする回路部分に照射する。照射により誤動作が生じた
かどうかを第３図12の電気的測定系で調べることによ
り、半導体装置の評価を行なう。
このように、重粒子により発生する電子正孔対と同一の
状態を光線により容易に発生できることから、粒子加速
器では発生しえない高エネルギ粒子の効果を評価できる
こと、光量をフイルタ等により高精度に変化させること
により粒子加速器では不可能な広範囲なエネルギ密度を
実現できること、入射位置及び時間を任意に制御でき、
LSIの空間的耐量分布を評価できること、試料を真空に
する必要がないこと等の利点を有する。
状態を光線により容易に発生できることから、粒子加速
器では発生しえない高エネルギ粒子の効果を評価できる
こと、光量をフイルタ等により高精度に変化させること
により粒子加速器では不可能な広範囲なエネルギ密度を
実現できること、入射位置及び時間を任意に制御でき、
LSIの空間的耐量分布を評価できること、試料を真空に
する必要がないこと等の利点を有する。
〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明は半導体装置内に重粒子線
が入射したことにより生ずる誤動作及びその耐量をそれ
と等価な光線により評価するものであるから、可変エネ
ルギ範囲がせまく、入射位置、時間を特定できない粒子
加速器を用いることにより、多くの情報を得ることがで
きる利点を有する。また、評価対象の試料を真空にする
必要がなく、評価のための準備時間が著しく短かいこと
から、生産ラインへ適用しうる利点を有する。
が入射したことにより生ずる誤動作及びその耐量をそれ
と等価な光線により評価するものであるから、可変エネ
ルギ範囲がせまく、入射位置、時間を特定できない粒子
加速器を用いることにより、多くの情報を得ることがで
きる利点を有する。また、評価対象の試料を真空にする
必要がなく、評価のための準備時間が著しく短かいこと
から、生産ラインへ適用しうる利点を有する。
文 献 (A) 坂川、水沢“メモリセルのα線障害モデル”、昭
和55年度電子通信学会通信部門全国大会講演No.81(198
0)。
和55年度電子通信学会通信部門全国大会講演No.81(198
0)。
(B) 坂川他、“重粒子ビームによるLSIのシングルイベ
ント耐量評価”、電子通信学会技術研究報告Vol.84 No.
236 pp7-12(1984)。
ント耐量評価”、電子通信学会技術研究報告Vol.84 No.
236 pp7-12(1984)。
(C) L.C.Northcliffe,R.F.Schilling.“Range and Sto
pping-power tables for heavy ions”，Nuclear Data
Tables,A7,pp233-463,Academic Press,(1970)。
pping-power tables for heavy ions”，Nuclear Data
Tables,A7,pp233-463,Academic Press,(1970)。
第１図は高エネルギ重粒子線により半導体装置内に電子
正孔対が生ずる模様の説明図、第２図は各種半導体基板
材料中での光の吸収係数の波長依存性、第３図は本発明
の実施例である。 図において、１……半導体基板、２……導電性領域、３
……空乏層領域、４……入射重粒子の飛跡、５……電子
正孔対、６……試験対象LSI、７……レーザ光、８……
光学系、９……ハーフミラー、10……観察位置、11……
フイルタ、12……電気的測定系
正孔対が生ずる模様の説明図、第２図は各種半導体基板
材料中での光の吸収係数の波長依存性、第３図は本発明
の実施例である。 図において、１……半導体基板、２……導電性領域、３
……空乏層領域、４……入射重粒子の飛跡、５……電子
正孔対、６……試験対象LSI、７……レーザ光、８……
光学系、９……ハーフミラー、10……観察位置、11……
フイルタ、12……電気的測定系
Claims (1)
- 【請求項１】半導体装置に重粒子線が入射した場合に、
半導体装置内で励起され生ずる電荷分布と等価な分布
を、特定の波長、特定のエネルギをもち微小な断面積を
有するパルス状光線によつて作り出すことを特徴とする
半導体装置の試験方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60170756A JPH0648705B2 (ja) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | 半導体装置の試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60170756A JPH0648705B2 (ja) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | 半導体装置の試験方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6231135A JPS6231135A (ja) | 1987-02-10 |
| JPH0648705B2 true JPH0648705B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=15910799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60170756A Expired - Lifetime JPH0648705B2 (ja) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | 半導体装置の試験方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0648705B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2592224Y2 (ja) * | 1992-06-05 | 1999-03-17 | 株式会社竹中工務店 | Ｒｃ造梁と鉄骨構造体との接合部の構造 |
-
1985
- 1985-08-02 JP JP60170756A patent/JPH0648705B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6231135A (ja) | 1987-02-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |