RU2082178C1 - Method for selecting plates with radiation-resistant mos integrated circuits - Google Patents

Method for selecting plates with radiation-resistant mos integrated circuits Download PDF

Info

Publication number
RU2082178C1
RU2082178C1 RU95103986A RU95103986A RU2082178C1 RU 2082178 C1 RU2082178 C1 RU 2082178C1 RU 95103986 A RU95103986 A RU 95103986A RU 95103986 A RU95103986 A RU 95103986A RU 2082178 C1 RU2082178 C1 RU 2082178C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
integrated circuits
test
plate
plates
Prior art date
Application number
RU95103986A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95103986A (en
Inventor
А.В. Шумилов
Л.Н. Фролов
Ю.В. Федорович
Original Assignee
Российский научно-исследовательский институт "Электронстандарт"
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российский научно-исследовательский институт "Электронстандарт" filed Critical Российский научно-исследовательский институт "Электронстандарт"
Priority to RU95103986A priority Critical patent/RU2082178C1/en
Publication of RU95103986A publication Critical patent/RU95103986A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2082178C1 publication Critical patent/RU2082178C1/en

Links

Landscapes

  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Tests Of Electronic Circuits (AREA)
  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

FIELD: microelectronics. SUBSTANCE: method for selecting plates with radiation-resistant MOS integrated circuits during their production phase involves measurement of threshold voltages and input currents of integrated circuits before and after their exposure to X-rays of 10 keV. Then mean rate of change of threshold voltages of test transistors across Xipl plate and mean rate of change of voltages of test transistors across plate Xcr with critical parameters are determined, and plates with radiation-resistant integrated circuits are selected according to condition Xipl < Xcr. EFFECT: facilitated procedure. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электронной техники, в частности предназначено для отбора пластин с радиационно-стойкими МОП интегральными схемами (ИС). The invention relates to the field of electronic engineering, in particular, is intended for the selection of plates with radiation-resistant MOS integrated circuits (ICs).

Известен способ отбора радиационно-стойких изделий электронной техники (Чернышов А. А. Ведерников В.В. Галеев А.И. Горюнов Н.Н.Радиационная отбраковка полупроводниковых приборов и интегральных схем, Зарубежная электронная техника, 1979, Вып. 5, с.3-25), включающая облучение партии изделий, предназначенных для установки в бортовую аппаратуру, сравнительно небольшой дозой гамма-квантов или электронов с последующим отбором и исключением из партии приборов с наибольшими изменениями параметров. Способом предусматривается и другая возможность отбраковки путем облучения ИС полной дозой, эквивалентной ожидаемой поглощенной дозе радиации в реальных условиях применения ИС, например, потоком электронов со средней энергией 3 МЭВ и плотностью 5•1012 см-2, эквивалентной дозе гамма излучения Co60 Д=1,25•105 рад. Для восстановления начальных параметров после указанных испытаний проводится отжиг приборов при повышенной температуре.A known method of selection of radiation-resistant electronic equipment products (Chernyshov A. A. Vedernikov V.V. Galeev A.I. Goryunov N.N. Radiation rejection of semiconductor devices and integrated circuits, Foreign electronic technology, 1979, Issue 5, p. 3-25), which includes irradiating a batch of products intended for installation in on-board equipment with a relatively small dose of gamma rays or electrons, followed by selection and exclusion from the batch of devices with the largest changes in parameters. The method also provides another possibility of rejection by irradiation of the IP with a full dose equivalent to the expected absorbed dose of radiation under real IP application conditions, for example, by an electron flux with an average energy of 3 MEV and a density of 5 • 10 12 cm -2 , equivalent to a dose of gamma radiation Co 60 D = 1.25 • 10 5 rad. To restore the initial parameters after these tests, annealing of the devices is carried out at elevated temperature.

Указанный способ предназначен для отбраковки нерадиационно-стойких изделий в корпусах и не предусматривает возможность отбора на более ранних стадиях технологического цикла, т. е. отбраковываются изделия, прошедшие все стадии технологического цикла, что приводит к дополнительным неоправданным затратам на корпусирование и другие сопутствующие операции. В серийном производстве такой способ не может быть использован в связи с его низкой достоверностью и высокой трудоемкостью. Низкая достоверность обусловлена тем, что уже на этапе испытаний все изделия подвергаются облучению и в них происходит накопление дефектов. Особенно это существенно при испытаниях полной дозой радиации, после которых даже проводимый отжиг (правильный подбор режимов которого является сложной технической задачей) не приводит к восстановлению начального физического состояния прибора. The specified method is designed to reject non-radiation-resistant products in the housings and does not provide for the possibility of selection at earlier stages of the technological cycle, i.e., products that have passed all stages of the technological cycle are rejected, which leads to additional unjustified costs for packaging and other related operations. In mass production, this method cannot be used due to its low reliability and high complexity. Low reliability is due to the fact that already at the test stage, all products are irradiated and defects accumulate in them. This is especially significant when tested with a full dose of radiation, after which even annealing (the correct selection of the modes of which is a difficult technical task) does not lead to the restoration of the initial physical state of the device.

Наиболее близким аналогом-прототипом заявленного изобретения является Способ испытаний на надежность интегральных схем (патент США 4816753, кл. G 01 R 31/26, опубл. 28.03.89.)
По сути дела этот способ является способом испытаний на радиационную надежность, так как старение имитируется воздействием радиационного излучения.
The closest analogue to the prototype of the claimed invention is a Test method for the reliability of integrated circuits (US patent 4816753, CL G 01 R 31/26, publ. 28.03.89.)
In fact, this method is a method of testing for radiation reliability, since aging is simulated by exposure to radiation.

Способ устанавливает некую корреляционную зависимость между изменением характеристик изделий, вызванных радиацией и их надежностью. Испытаниям, как и в заявленном способе, подвергаются изделия на стадии пластин. The method establishes a certain correlation between the change in the characteristics of products caused by radiation and their reliability. Tests, as in the claimed method, are products at the stage of the plates.

Способ предусматривает измерение тока подложки от времени в тестовых n-или p-транзисторах, одновременно при этом фиксируется время, при котором наблюдается уход порогового напряжения тестового транзистора на10 кВ. The method involves measuring the substrate current from time to time in test n-or p-transistors, while at the same time the time is fixed at which the threshold voltage of the test transistor drops by 10 kV.

Далее, аналогичный тестовый транзистор подвергают облучению низкоэнергетическим рентгеновским излучением, и фиксируют дозу облучения, при которой также наблюдается уход порогового напряжения на 10 мВ. Further, a similar test transistor is irradiated with low-energy X-ray radiation, and the radiation dose is fixed, at which a threshold voltage of 10 mV also disappears.

Равенство ухода порогового напряжения в обоих случаях позволяет установить соотношение между полученной транзистором дозой и временем изменения тока подложки, что эквивалентно по мнению авторов способа определению соотношения между полученной транзистором дозой и ресурсом работоспособности транзистора. The equality of the threshold voltage drift in both cases allows us to establish the ratio between the dose received by the transistor and the substrate current change time, which is equivalent, according to the authors of the method, to determine the relationship between the dose received by the transistor and the transistor service life.

Критерием для оценки надежности в указанном способе является характер зависимости набора критической дозы облучения во времени от тока подложки. Никаких операций, позволяющих осуществить отбор по количественному признаку, способом не предусмотрено. The criterion for assessing the reliability in this method is the nature of the dependence of the set of critical radiation dose over time on the substrate current. There are no operations that allow selection by quantitative criteria.

Однако, если применять этот способ для оценки радиационной стойкости ИЭТ и довести способ до логического конца, т.е. определить количественные критерии, то окажется, что реализовать его для отбора пластин с наименее радиационно-стойкими ИС в серийном производстве невозможно, т.к. для определения скорости изменения токов в подложке требуется до 105 сек, т.е. эксперимент для получения достоверной информации должен длиться не менее 10 дней.However, if you apply this method to assess the radiation resistance of the IET and bring the method to its logical end, i.e. determine quantitative criteria, it turns out that it is impossible to implement it for the selection of plates with the least radiation-resistant ICs in serial production, because to determine the rate of change of currents in the substrate, up to 10 5 seconds are required, i.e. an experiment to obtain reliable information should last at least 10 days.

В настоящее время в электронной промышленности остается нерешенной задача отбора изделий электронной техники для работы в условиях повышенной радиации ( в космических летательных аппаратах, на атомных станциях и др.) в условиях серийного производства с достаточной степенью достоверности. At present, in the electronic industry, the problem of selecting electronic equipment products to work in conditions of increased radiation (in spacecraft, nuclear power plants, etc.) in mass production with a sufficient degree of reliability remains unresolved.

В результате реализации заявляемого способа осуществляется возможность отбора наиболее радиационно-стойких ИС на ранней стадии технологического цикла, а именно на стадии изготовления пластин без проведения 100% облучения всех изделий. Способ не предполагает больших затрат на проведение испытаний и дает достаточно достоверный результат. As a result of the implementation of the proposed method, it is possible to select the most radiation-resistant ICs at an early stage of the technological cycle, namely, at the stage of manufacturing plates without 100% irradiation of all products. The method does not involve large costs for testing and gives a fairly reliable result.

В соответствии с заявленным способом испытаниям подвергают партию из "n" пластин с МОП ИС. На каждой пластине из этой партии выбирают "m" тестовых p-или n-транзисторов и измеряют их пороговые напряжения (Uопор.1). Затем облучают выбранные тестовые транзисторы дозой рентгеновского излучения (Д), не превышающей 105 рад. После облучения повторно измеряют пороговые напряжения тестовых транзисторов, вычисляют среднюю скорость изменения порогового напряжения каждого из тестовых транзисторов в зависимости от полученной дозы облучения (Xi) и среднюю скорость изменения пороговых напряжений тестовых транзисторов на каждой пластине (Xiпл).In accordance with the claimed method, the test is subjected to a batch of "n" plates with MOS IP. On each plate from this batch, “m” test p-p or n-transistors are selected and their threshold voltages are measured (U support. 1). Then the selected test transistors are irradiated with a dose of x-ray radiation (D) not exceeding 10 5 rad. After irradiation, the threshold voltages of the test transistors are re-measured, the average rate of change of the threshold voltage of each of the test transistors is calculated depending on the received radiation dose (X i ) and the average rate of change of the threshold voltages of the test transistors on each plate (X ipl ).

Затем представительную выборку ИС хотя бы на одной пластине из испытуемой партии облучают гамма-квантами до заданной дозы и измеряют электрические параметры ИС. Последняя операция может повторяться до тех пор, пока не будет выявлена пластина с критическими параметрами, т.е. пластина, у которой электрический параметр хотя бы одной ИС выйдет за пределы заданных на ИС технических условий. Значение средней скорости изменения порогового напряжения тестовых транзисторов на указанной пластине считают критической величиной (Xкрит). После этого проводят отбор каждой пластины ( с параметром (Xiпл) с радиационно-стойкими ИС и считают их годными при условии
Xiпл <Xкрит.
Then, a representative sample of the IC is irradiated with at least one plate from the test batch with gamma rays to a given dose and the electrical parameters of the IC are measured. The last operation can be repeated until a plate with critical parameters is detected, i.e. a plate in which the electrical parameter of at least one IC goes beyond the specifications specified on the IC. The value of the average rate of change of the threshold voltage of the test transistors on the specified plate is considered a critical value (X crit ). After that, each plate is selected (with parameter (X ipl ) with radiation-resistant ICs and they are considered suitable, provided
X ipl <X crit

Способом предусматривается выбор " m " тестовых p-или n-канальных транзисторов. Количество тестовых транзисторов определяется исходя из жесткости условий отбора или требований изготовителя. Воздействие на тестовые транзисторы рентгеновским излучением обусловлено тем, что в МОП технологии одним из основных процессов, определяющих радиационную стойкость изделий, является технологическая операция изготовления подзатворного оксида Зи С. Физика полупроводниковых приборов, М. Мир, 1984, т.1, с.450] и оценить качество полученного оксида возможно путем воздействия на полученную структуру рентгеновским излучением, способным эффективно создавать в оксидном слое поверхностные и объемные дефекты В.С.Першенков и др. "Поверхностные радиационные эффекты в ИМС", М. Энергоатомиздат, 1988, с.189. The method provides for the selection of "m" test p- or n-channel transistors. The number of test transistors is determined based on the severity of the selection conditions or the manufacturer's requirements. The impact on the test transistors by x-ray radiation is due to the fact that in MOS technology one of the main processes determining the radiation resistance of products is the technological operation of manufacturing gate Zi oxide oxide. Physics of semiconductor devices, M. Mir, 1984, v.1, p.450] and it is possible to evaluate the quality of the obtained oxide by exposing the resulting structure to x-ray radiation, which can effectively create surface and bulk defects in the oxide layer V. S. Pershenkov and others. "Surface Radiation ionic effects in IMS ", M. Energoatomizdat, 1988, p. 189.

Кроме того, экспериментально установлено, что МОП ИС, собранные с пластин с высоким и низким темпом деградации тестовых транзисторов, при воздействии рентгеновского облучения в процессе эксплуатации обладают различной радиационной стойкостью. In addition, it was experimentally established that MOS ICs assembled from wafers with a high and low rate of degradation of test transistors, when exposed to x-ray radiation during operation, have different radiation resistance.

Критериальным параметром для отбора пластин ИС в способе является средняя скорость деградации пороговых напряжений тестовых транзисторов в зависимости от дозы рентгеновского излучения. The criterion parameter for the selection of IC plates in the method is the average degradation rate of threshold voltage of the test transistors depending on the dose of x-ray radiation.

Выбор этого параметра обусловлен тем, что он достаточной степенью достоверности отражает процессы, протекающие в оксиде при облучении, и в условиях производства измеряется с применением стандартной аппаратуры. The choice of this parameter is due to the fact that it adequately reflects the processes occurring in the oxide during irradiation, and is measured using standard equipment in the production environment.

Облучают тестовые транзисторы дозой рентгеновского излучения не превышающей 105. Этот предел обусловлен тем, что при превышении указанной дозы в изделиях происходят структурные изменения, которые в дальнейшем приводят к нарушению их функционирования и могут быть устранены только путем проведения отжига (t=400oC), что не всегда возможно.Test transistors are irradiated with an X-ray dose not exceeding 10 5 . This limit is due to the fact that when the specified dose is exceeded, structural changes occur in the products, which subsequently lead to a disruption in their functioning and can only be eliminated by annealing (t = 400 o C), which is not always possible.

После облучения повторно измеряют пороговые напряжения тестовых транзисторов (Uпор.i) и вычисляют скорость их изменения в зависимости от дозы облучения.After irradiation, the threshold voltages of the test transistors (U por. I ) are re-measured and their rate of change depending on the radiation dose is calculated.

Xi dUпор.i/ dD;
где
Xi скорость изменения порогового напряжения i-го тестового транзистора (i=1.m), В/рад;
dUпор.i изменение порогового напряжения тестового транзистора, В;
dD изменение дозы облучения, рад.
X i dU por. I / dD;
Where
X i the rate of change of the threshold voltage of the i-th test transistor (i = 1.m), V / rad;
dU por.i change in the threshold voltage of the test transistor, V;
dD change in dose, rad.

Значение критериального параметра каждой из "n" испытуемых ИС Xiпл. (где i=1.n) определяют как среднюю скорость изменения порогового напряжения тестовых транзисторов на каждой пластине

Figure 00000002

После определения значения критериального параметра для каждой пластины выявляют то количественное значение критериального параметра, по которому будет производиться отбор пластин в соответствии с заданными условиями, а как следствие пути использования изготовленной партии с максимально возможной рентабельностью. Для этого определяют зависимость изменения стандартных электрических параметров ИС на пластине при воздействии заданных доз гамма-облучения от темпов деградации порогового напряжения при воздействии низкоэнергетического рентгеновского излучения.The value of the criterion parameter of each of the "n" of the tested IS X ipl. (where i = 1.n) is defined as the average rate of change of the threshold voltage of the test transistors on each plate
Figure 00000002

After determining the value of the criterion parameter for each plate, the quantitative value of the criterion parameter is determined, according to which the plates will be selected in accordance with the given conditions, and as a consequence of the way to use the manufactured batch with the highest possible profitability. For this, the dependence of the change in the standard electrical parameters of the IC on the plate under the influence of predetermined doses of gamma radiation on the rate of degradation of the threshold voltage when exposed to low-energy x-ray radiation is determined.

Представительную выборку ИС на одной из пластин (с известным Xiпл.) подвергают облучение гамма-квантами до заданной дозы и измеряют ч электрические параметры ИС. Заданная доза облучения определяется исходя из условий дальнейшей эксплуатации прибора требований заказчика.A representative sample of the IC on one of the plates (with known X ipl. ) Is irradiated with gamma rays to a given dose and the electrical parameters of the IC are measured. The preset dose of radiation is determined based on the conditions of further operation of the device according to customer requirements.

Если ни один параметр ИС не вышел за пределы заданных значений, операцию облучения представительной выборки повторяют на второй и, возможно, на нескольких других пластинах до обнаружения пластины с критическими параметрами, у которой параметры одной или нескольких ИС из числа ИС выборки выйдут за пределы заданных значений. Параметр Xiпл., соответствующий данной пластине, считают Xкрит..If not a single parameter of the IC has gone beyond the limits of the set values, the irradiation of a representative sample is repeated on the second and, possibly, on several other plates until a plate with critical parameters is found for which the parameters of one or more ICs from the number of ICs go beyond the set values . Parameter X ip corresponding to this plate, consider X crit. .

Зная значение Xiпл. всех пластин испытуемой партии, проводят отбор потенциально радиационно-стойких пластин с МОП ИС по условию
Xiплкрит.
Способ отличается от известного тем, что для отбора пластин с радиационно-стойкими МОП ИС применяется новый критериальный параметр, определенный на основе экспериментов-скорость изменения порогового напряжения тестовых n-или p-транзисторов в зависимости от воздействующего рентгеновского облучения дозой менее 105 рад.
Knowing the value of X ipl. all plates of the test batch, carry out the selection of potentially radiation-resistant plates with MOS IP on condition
X ipl <X crit
The method differs from the known one in that for the selection of plates with radiation-resistant MOS ICs, a new criterion parameter is used, which is determined on the basis of experiments — the rate of change of the threshold voltage of test n-p transistors depending on the exposure to x-ray radiation with a dose of less than 10 5 rad.

Кроме того, способ предусматривает определение критического значения этого критериального параметра путем облучения ИС на одной или более пластинках гамма квантами и измерении электрических параметров этих ИС. Облучение проводят до выявления пластины с критическими параметрами, т.е. пластины у которой параметр хотя бы одной ИС выйдет за пределы заданных значений, фиксируют критериальный параметр этой пластины как Xкрит. и отбирают пластины с потенциально радиационно-стойкими ИС по условию.In addition, the method provides for determining the critical value of this criterion parameter by irradiating the IC on one or more gamma-ray plates and measuring the electrical parameters of these ICs. Irradiation is carried out until a plate with critical parameters is detected, i.e. plates in which the parameter of at least one IC goes beyond the specified values, fix the criterial parameter of this plate as X crit. and select plates with potentially radiation-resistant ICs by condition.

Xiпл. <Xкрит.
В соответствии с заявляемым способом был произведен отбор пластин с радиационностойкими МОП ИС серии К155КН3. Каждая пластина содержала в пределах поля каждой ИС тестовый n-или p-канальный МОП транзистор.
X ip <X crit
In accordance with the claimed method, the selection of plates with radiation-resistant MOS IP series K155KN3. Each plate contained within the field of each IC a test n- or p-channel MOS transistor.

В результате анализа схематических и технологических условий изготовления ИС в качестве тест-структуры был выбран n-канальный МОП транзистор как наиболее информационный с точки зрения прогноза радиационной стойкости. As a result of the analysis of the schematic and technological conditions for the fabrication of ICs, the n-channel MOS transistor was chosen as the test structure as the most informational one in terms of the forecast of radiation resistance.

Для реализации эффекта накопления заряда в диэлектрике под воздействием рентгеновского излучения была использована специализированная установка, способная генерировать рентгеновские кванты с энергией 8-10 эВ. В качестве излучателя применялась рентгеновская трубка 0.3БСБ-25 с вольфрамовым анодом, которая при ускоряющем напряжении 35 кВ испускает рентгеновские кванты 9.1 кэВ с интенсивностью до 750 р\с. Установка укомплектована бондовым аппаратом с системой коллимации и дозиметрии пучка рентгеновского излучения, а также измерительно-вычислительным комплексом для исследования вольт-фарадных и вольт-амперных характеристик тестовых элементов. To realize the effect of charge accumulation in a dielectric under the influence of X-ray radiation, a specialized facility was used, which was able to generate X-ray quanta with an energy of 8-10 eV. An 0.3BSB-25 X-ray tube with a tungsten anode was used as a radiator, which, at an accelerating voltage of 35 kV, emits 9.1 keV X-ray quanta with an intensity of up to 750 r / s. The installation is equipped with a bond device with a collimation and dosimetry system for an x-ray beam, as well as a measuring and computing complex for studying the volt-farad and volt-ampere characteristics of test elements.

Отбраковке подлежала партия из 20 пластин. На каждой пластине (с количеством ИС порядка 300-350) были случайно выбраны от 5 до 10 тестовых транзисторов, которые являлись статически достоверной выборкой. A batch of 20 plates was subject to rejection. On each plate (with the number of ICs of the order of 300-350), 5 to 10 test transistors were randomly selected, which were a statically reliable sample.

Исследовались ВАХ n-канального транзистора, который включался по схеме с общим истоком и напряжением Uс.и.=+5В. При этом из ВАХ определялось исходное значение порогового напряжения (Uпор) и его изменение при последовательной экспозиции дозы (Д) рентгеновского излучения (в режиме Uэ=+5В.)
Далее, для каждой дозовой точки (Д) всех исследованных на пластине транзисторов вычислялись темпы деградации пороговых напряжений (Xi), определяемые как dUпор.i/dD.
We studied the I – V characteristics of an n-channel transistor, which was turned on according to a circuit with a common source and voltage U s.i. = + 5V. In this case, the initial value of the threshold voltage (U pore ) and its change during sequential exposure of the dose (D) of x-ray radiation (in the mode of U e = + 5V.) Were determined from the I – V characteristics.
Further, for each dose point (D) of all transistors examined on the plate, the rates of degradation of threshold voltages (X i ) were calculated, defined as dU por.i / dD.

Темп деградации порогового напряжения пластины определяется как среднее от Xi всех исследованных на пластине транзисторов по формуле

Figure 00000003

На фиг.1 представлены результаты исследований изменения порогового напряжения Uпор. от набора дозы Дэкс. рентгеновского излучения для двух случайно выбранных из партии пластин. Анализ изменения порогового напряжения в зависимости от величины набранной дозы указывает на существенное различие темпов деградации для пластин из одной партии (наименьшей для X=0,2, а наибольший для X= 1,5). Это позволяет сделать вывод о том, что качество изготовления пластин в партии существенно различается.The rate of degradation of the threshold voltage of the plate is determined as the average of X i of all the transistors studied on the plate according to the formula
Figure 00000003

Figure 1 presents the results of studies of changes in the threshold voltage U then. from a set of doses D ex. x-ray radiation for two randomly selected from a batch of plates. An analysis of the change in the threshold voltage depending on the magnitude of the dose accumulated indicates a significant difference in the degradation rates for plates from one batch (the smallest for X = 0.2, and the largest for X = 1.5). This allows us to conclude that the quality of plate production in a batch varies significantly.

Для получения точного количественного критерия для отбора пластин и, как следствие, определения пути дальнейшего использования изготовленных партий с максимально возможной рентабельностью, необходимо провести серию контрольных испытаний по определению изменению электрических параметров ИС при воздействии гамма-квантов и сопоставить их с темпом деградации порогового напряжения. С этой целью с пластин с Х=0,2 и X=1,5 были собраны в корпус по 10 шт. ИС и подвергнуты стандартным испытаниям на соответствие ТУ со ступенчатым набором дозы до 1 E6 рад. Облучение проводилось в режиме функционирования, т.е. с подачей электрических смещений на соответствующие выводы схемы согласно ТУ. To obtain an accurate quantitative criterion for the selection of plates and, as a result, to determine the way for further use of manufactured batches with the highest possible profitability, it is necessary to conduct a series of control tests to determine the change in the electrical parameters of the IC under the influence of gamma rays and compare them with the rate of degradation of the threshold voltage. To this end, 10 pieces were assembled from plates with X = 0.2 and X = 1.5. IP and subjected to standard tests for compliance with technical specifications with a step set dose up to 1 E6 rad. Irradiation was carried out in the operating mode, i.e. with the supply of electrical displacements to the corresponding conclusions of the circuit according to TU.

Анализ изменения параметров испытанных по стандартной методике показал, что у всех ИС максимально чувствительным к воздействию излучения является параметр ток потребления при низком уровне управляющего сигнала от положительного источника питания -Iпот(н+). Остальные статические и динамические параметры существенно не изменяются.Analysis of the changes in the parameters tested by the standard method showed that for all ICs, the current consumption parameter with the low level of the control signal from a positive power source —I sweat (n +) is the most sensitive to radiation. The remaining static and dynamic parameters are not significantly changed.

Результаты испытаний показали, что при воздействии 5 Е3 рад средний по выборке ток потребления растет на всех ИС, однако его уровень существенно ниже нормы отказа по ТУ, которая равна 75 мкА. The test results showed that when exposed to 5 E3 rad, the average consumption current in the sample grows on all ICs, however, its level is significantly lower than the TC failure rate, which is 75 μA.

При воздействии 1 E4 рад уровень этого тока становится принципиально разным: для X=1,5 и X=0,2 Iпот.+ср.=110 и 2 мкА соответственно. Эти данные свидетельствуют о том, что ИС с X=0,2 выдерживает уровень воздействия 1 E4 рад, в то время как для ИС с X=1,5 результаты испытаний являются отрицательными, т.к. все схемы отказали.When exposed to 1 E4 rad, the level of this current becomes fundamentally different: for X = 1.5 and X = 0.2 I sweat. (n + cf. = 110 and 2 μA, respectively. These data indicate that ICs with X = 0.2 withstand exposure levels of 1 E4 rad, while for ICs with X = 1.5, the test results are negative, since all schemes have failed.

Далее, если необходимо отобрать пластины, у которых уровень стойкости более 1 E4 рад, принимаем пластину с X=1,5 как пластину с критическим параметром Xкр.=1,5.Further, if it is necessary to select plates with a resistance level of more than 1 E4 rad, we accept a plate with X = 1.5 as a plate with a critical parameter X cr. = 1.5.

В соответствии с правилами дальнейшего отбора, из партии отбираются все пластины по условию:
Xiпл. <Xкр.
В нашем случае из 20 испытуемых пластин было признано 15 радиационно-стойкими ( до уровня 1 E4 рад.) в соответствии с заданными критериями и отбраковано 5 пластин с Xiпл> 1,5.
In accordance with the rules of further selection, all plates are selected from the batch according to the condition:
X ip <X cr
In our case, out of 20 tested plates, 15 were recognized as radiation-resistant (up to level 1 E4 rad.) In accordance with the specified criteria and 5 plates with X ip > 1.5 were rejected.

Claims (1)

Способ отбора пластин с радиационно стойкими МОП-интегральными схемами, включающий измерение критериального параметра тестовых n- или p-канальных МОП-транзисторов на каждой пластине на испытуемой партии, облучение их низкоэнергетическим рентгеновским излучением и повторное измерение критериального параметра тестовых транзисторов, отличающийся тем, что в качестве критериального параметра выбирают среднюю скорость изменения пороговых напряжений тестовых транзисторов на пластине в зависимости от воздействующего рентгеновского излучения дозой, не превышающей 105 рад. (Xi пл), кроме того, дополнительно облучают представительную выборку интегральных схем на одной или более пластинах гамма-квантами до заданной дозы и измеряют электрические параметры интегральных схем до выявления пластины с критическими параметрами, у которой параметр хотя бы одной интегральной схемы выйдет за пределы заданных значений, а отбор пластин с радиационно стойкими интегральными схемами проводят по условию Xi пл < Xкрит, где Xкрит средняя скорость изменения пороговых напряжений тестовых транзисторов на пластине с критическими параметрами.A method for selecting wafers with radiation-resistant MOS integrated circuits, including measuring the criterion parameter of test n- or p-channel MOS transistors on each plate on the test batch, irradiating them with low-energy x-ray radiation, and re-measuring the criterion parameter of the test transistors, characterized in that as a criterion parameter, the average rate of change of the threshold voltages of the test transistors on the wafer is selected, depending on the acting x-ray radiation eniya dose not exceeding 10 5 rad. (X i pl ), in addition, a representative sample of integrated circuits on one or more wafers is irradiated with gamma quanta to a given dose and the electrical parameters of the integrated circuits are measured until a plate with critical parameters is detected for which the parameter of at least one integrated circuit goes beyond set values, and the selection of plates with radiation-resistant integrated circuits is carried out according to the condition X i pl <X crit , where X crit is the average rate of change of threshold voltage of test transistors on a plate with a critical my parameters.
RU95103986A 1995-03-21 1995-03-21 Method for selecting plates with radiation-resistant mos integrated circuits RU2082178C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95103986A RU2082178C1 (en) 1995-03-21 1995-03-21 Method for selecting plates with radiation-resistant mos integrated circuits

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95103986A RU2082178C1 (en) 1995-03-21 1995-03-21 Method for selecting plates with radiation-resistant mos integrated circuits

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95103986A RU95103986A (en) 1996-07-27
RU2082178C1 true RU2082178C1 (en) 1997-06-20

Family

ID=20165796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95103986A RU2082178C1 (en) 1995-03-21 1995-03-21 Method for selecting plates with radiation-resistant mos integrated circuits

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2082178C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2495446C2 (en) * 2011-10-17 2013-10-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method to test semiconductor cmos/soi of lsi technology for resistance to effects of single failures from impact of heavy charged particles of space

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2472171C2 (en) * 2009-12-02 2013-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Method of sorting semiconductor articles
RU2578053C1 (en) * 2014-09-22 2016-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" Method for evaluating resistance of digital electronic equipment to ionising radiation (versions)
CN111008506B (en) * 2019-11-30 2023-04-07 中国科学院新疆理化技术研究所 6-T storage unit total dose resistance reinforcing method based on threshold voltage type matching

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Чернышев А.А., Ведерников В.В., Галеев А.И., Горюнов Н.Н. Радиационная отбраковка полупроводниковых приборов и интегральных схем. Зарубежная электронная техника.- 1979, вып.5, с.3 - 25. Патент США N 4816753, кл. G 01 R 31/26, 1989. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2495446C2 (en) * 2011-10-17 2013-10-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method to test semiconductor cmos/soi of lsi technology for resistance to effects of single failures from impact of heavy charged particles of space

Also Published As

Publication number Publication date
RU95103986A (en) 1996-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pease et al. Radiation testing of semiconductor devices for space electronics
US4816753A (en) Method for reliability testing of integrated circuits
Fleetwood et al. Accounting for dose-enhancement effects with CMOS transistors
US7019311B1 (en) Laser-based irradiation apparatus and methods for monitoring the dose-rate response of semiconductor devices
McNulty et al. Determination of SEU parameters of NMOS and CMOS SRAMs
Shaneyfelt et al. Wafer-level radiation testing for hardness assurance
RU2082178C1 (en) Method for selecting plates with radiation-resistant mos integrated circuits
Shaneyfelt et al. Effects of reliability screens on MOS charge trapping
Boruzdina et al. Automatic control system for memory chips performance in a radiation experiment
Goodman et al. A board-level prognostic monitor for MOSFET TDDB
Tan et al. Electronic Reliability Analysis under Radiation Environment.
Topper et al. Nasa goddard space flight center’s compendium of radiation effects test results
RU2168735C2 (en) Procedure of selection of electron articles by stability and reliability
US3723873A (en) Radiation method for determining semiconductor stability and reliability
JP4320308B2 (en) Defect inspection method
Titus et al. Wafer mapping of total dose failure thresholds in a bipolar recessed field oxide technology
Kudo et al. Development of experimental methodology for highly efficient wafer-level evaluation of X-ray radiation effects on semiconductor devices
Kessarinskiy et al. X_ray grading procedure for conventional 65-nm CMOS technology
US7170056B2 (en) Methodology and apparatus for leakage detection
EP3637118B1 (en) Soft error inspection method, soft error inspection device, and soft error inspection system
Goeckner et al. Evaluation of charging damage test structures for ion implantation processes
Nikiforov et al. Simulation of space radiation effects in microelectronic parts
Brucker Transient and steady-state radiation response of CMOS/SOS devices
JPS6319833A (en) Method for testing semiconductor integrated circuit
Deiters et al. Double screening tests of the CMS ECAL avalanche photodiodes