RU2371731C1 - Method of sorting microchips of random access memory as to uninterrupted operation level - Google Patents
Method of sorting microchips of random access memory as to uninterrupted operation level Download PDFInfo
- Publication number
- RU2371731C1 RU2371731C1 RU2008113600/28A RU2008113600A RU2371731C1 RU 2371731 C1 RU2371731 C1 RU 2371731C1 RU 2008113600/28 A RU2008113600/28 A RU 2008113600/28A RU 2008113600 A RU2008113600 A RU 2008113600A RU 2371731 C1 RU2371731 C1 RU 2371731C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- microchips
- sorting
- information
- ram
- Prior art date
Links
Landscapes
- For Increasing The Reliability Of Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электронной техники, в частности предназначено для разбраковки микросхем оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) с повышенной стойкостью к уровню бессбойной работы (УБР).The invention relates to the field of electronic technology, in particular, is intended for sorting chips of random access memory (RAM) with high resistance to the level of smooth operation (UBR).
Известны способы разбраковки микросхем по радиационной стойкости, когда под радиационной стойкостью понимается стойкость к накопленной дозе воздействия ионизирующего излучения (ИИ).Known methods for sorting microcircuits by radiation resistance, when radiation resistance is understood as resistance to the accumulated dose of exposure to ionizing radiation (AI).
Известен способ отбора радиационно стойких изделий электронной техники [1], включающий облучение партии изделий сравнительно небольшой дозой гамма-квантов или электронов с последующим отбором и исключением из партии приборов с наибольшими изменениями параметров. Возможно также облучение полной дозой, эквивалентной ожидаемой поглощенной дозе радиации в реальных условиях эксплуатации, и восстановление начальных параметров после облучения с помощью отжига при повышенной температуре.A known method of selection of radiation-resistant electronic products [1], including irradiating a batch of products 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. It is also possible to irradiate with a full dose equivalent to the expected absorbed dose of radiation in real operating conditions, and restore the initial parameters after irradiation by annealing at elevated temperature.
Недостатком этого способа является невозможность прогнозирования уровня бессбойной работы микросхемы при воздействии импульсного ионизирующего излучения.The disadvantage of this method is the inability to predict the level of failure of the chip when exposed to pulsed ionizing radiation.
Наиболее близким аналогом - прототипом - изобретения является [2] способ разбраковки партии интегральных запоминающих устройств по радиационной стойкости к действию ионизирующего излучения, преимущественно по уровню бессбойной работы, включающий отбор из партии интегральных микросхем представительной выборки запоминающих устройств для испытания, нумерацию, измерение электрических параметров и радиационные испытания этих микросхем, проведение разбраковки всей партии запоминающих устройств на группы стойкости, включая маркировку, при этом до проведения измерения электрических параметров выборки микросхем на шины питания каждой микросхемы подают линейно возрастающее до номинального значения напряжение питания и считывают поэлементно в дополнительное запоминающее устройство контроллера содержимое матрицы элементов памяти испытываемого запоминающего устройства, затем это содержимое поразрядно инвертируют в контроллере в тестовый информационный массив, который записывают в те же элементы памяти соответствующего испытываемого запоминающего устройства, при проведении электрических измерений определяют для каждой микросхемы выборки значение времени сохранения соответствующего тестового информационного массива в элементах памяти запоминающего устройства при импульсном отключении напряжения питания микросхемы, после проведения радиационных испытаний устанавливают для выборки микросхем корреляционную взаимосвязь значений времени сохранения тестового информационного массива при импульсном отключении напряжения питания микросхем и уровней бессбойной работы этих микросхем при воздействии ИИ и определяют по размаху значений уровня бессбойной работы количество групп разбраковки и соответствующие им граничные значения времени сохранения тестового информационного массива, при разбраковке партии запоминающих устройств по группам стойкости подают на шины питания поочередно каждой микросхемы линейно возрастающие до номинального значения напряжения питания, поэлементно считывают содержимое матрицы элементов памяти этой микросхемы в контроллер, поразрядно инвертируют это содержимое в тестовый информационный массив, который записывают в те же элементы памяти классифицируемой микросхемы, измеряют время сохранения тестового информационного массива в элементах памяти этой микросхемы при импульсном отключении напряжения питания, по численному значению которого маркируют микросхему меткой соответствующей группы.The closest analogue to the prototype of the invention is [2] a method for sorting a batch of integrated memory devices in terms of radiation resistance to ionizing radiation, mainly according to the level of smooth operation, including selecting from a batch of integrated circuits a representative sample of memory devices for testing, numbering, measuring electrical parameters and radiation tests of these microcircuits, sorting out the entire batch of storage devices into resistance groups, including marking, and before the measurement of the electrical parameters of the sample of microcircuits, the supply voltage of each microcircuit is supplied with a voltage that increases linearly to the nominal value and the contents of the matrix of memory elements of the tested storage device are read element-wise into the additional memory of the controller, then this content is bitwise inverted into the test information array in the controller, which is recorded in the same memory elements of the corresponding test storage device, when After electrical measurements are determined, for each sample chip, the value of the retention time of the corresponding test information array in the memory elements of the memory device when the supply voltage of the microcircuit is pulsed off, after radiation testing, the correlation relationship between the storage time of the test information array during the pulse power off of the microcircuit is set for the chip selection levels of failure of these microcircuits when exposed AIs determine the number of sorting groups and the corresponding boundary values of the storage time of the test information array by the magnitude of the values of the level of trouble-free operation, when sorting a batch of storage devices by resistance groups, they are fed to the power bus in turn each linear microchip linearly increasing to the rated value of the supply voltage, the contents are read out elementwise the matrix of memory elements of this microcircuit to the controller, bitwise invert this content into the test information array, which is recorded in the same memory elements of the classified microcircuit, the time of storage of the test information array in the memory elements of this microcircuit is measured when the supply voltage is switched off, the numerical value of which marks the microcircuit with the label of the corresponding group.
Недостатками этого способа являются:The disadvantages of this method are:
- невозможность определения работоспособности ОЗУ с повышенными требованиями к УБР (при наличии RC-цепи в ячейках памяти);- the impossibility of determining the operability of RAM with increased requirements for UBR (in the presence of an RC circuit in the memory cells);
- непрямое (косвенное) прогнозирование УБР микросхем памяти по времени сохранения тестового информационного массива при импульсном отключении напряжения питания, что не гарантирует попадание к потребителю приборов с высоким УБР;- indirect (indirect) forecasting of the UBR of memory chips by the time the test information array was stored during a pulsed shutdown of the supply voltage, which does not guarantee that devices with high UBR get into the consumer;
- отсутствие взаимосвязи между временем сохранения тестового информационного сигнала и записываемым в память ОЗУ информационным кодом;- the absence of a relationship between the storage time of the test information signal and the information code recorded in RAM;
- определение УБР методами воздействия на определительную выборку микросхем гамма-излучения приводит к необратимым изменениям параметров микросхем и невозможности их дальнейшего применения;- UBR determination by methods of influencing a definite sample of gamma radiation microcircuits leads to irreversible changes in microcircuit parameters and the impossibility of their further application;
- сложность проведения процесса разбраковки.- the complexity of the process of sorting.
Технический результат заключается в том, что предложенный способ позволяет имитировать импульсное ионизирующее излучение (ИИИ), проводить разбраковку микросхем ОЗУ по параметру «уровень бессбойной работы» в процессе изготовления и определять реальный УБР и работоспособность RC-цепи в каждой ячейке и каждой конкретной микросхемы ОЗУ в целом к воздействию ИИИ.The technical result consists in the fact that the proposed method allows you to simulate pulsed ionizing radiation (III), to sort out RAM circuits by the parameter "level of trouble-free operation" in the manufacturing process and to determine the real UBR and the operability of the RC circuit in each cell and each specific RAM circuit in in general to the effects of III.
Технический результат достигается тем, что в заявляемом способе разбраковки микросхем ОЗУ по уровню бессбойной работы путем определения сохранности записанной тестовой информации разбраковка микросхем ОЗУ по стойкости к воздействию ИИИ происходит в процессе изготовления микросхем на всех изделиях изготавливаемой партии путем облучения не менее двух раз микросхем импульсным излучением лазера, имитирующего воздействие гамма-излучения по требуемому уровню УБР, с последующим определением сохранности предварительно записанной в микросхему информации, а в качестве информационного кода используются коды «диагональ» и «инверсная диагональ».The technical result is achieved by the fact that in the inventive method of sorting RAM chips according to the level of trouble-free operation by determining the safety of the recorded test information, the RAM chips are sorted by resistance to the effects of III during the manufacturing of chips on all products of the batch produced by irradiating the chips with laser pulses at least two times simulating the effect of gamma radiation at the required level of UBR, with the subsequent determination of the safety previously recorded in mic information schema, and as an information code used "diagonal" codes and "inverse diagonal".
На фиг.1 показана топология ячейки памяти ОЗУ с повышенными требованиями к уровню бессбойной работы. Сохранность информации в ячейках памяти ОЗУ при высоких уровнях воздействия мощности дозы осуществляется при помощи RC-цепочки, включенной между плечами триггера ячейки (фиг.1) [3].Figure 1 shows the topology of the RAM memory cell with increased requirements for the level of smooth operation. The safety of information in RAM memory cells at high levels of exposure to dose rate is carried out using an RC chain connected between the shoulders of the cell trigger (figure 1) [3].
RC-цепь - это конденсатор емкостью порядка 0,6-0,8 пФ и резистор сопротивлением порядка 30-40 кОм. Конденсатор образован, как правило, легированной фосфором активной структурой (нижней обкладкой), тонким слоем окисла (порядка 300-400 ангстрем) и поликремнием в слое «затворы» (верхняя обкладка). Резистор образован, как правило, из активной структуры с высоким сопротивлением.An RC circuit is a capacitor of the order of 0.6-0.8 pF and a resistor with a resistance of the order of 30-40 kOhm. The capacitor is formed, as a rule, by an active structure doped with phosphorus (lower lining), a thin layer of oxide (about 300-400 angstroms) and polysilicon in the “gate” layer (upper lining). The resistor is formed, as a rule, from an active structure with high resistance.
Примерные площади, занимаемые на кристалле элементами RC-цепи (в одной ячейке): конденсатор - 1500 мкм2, резистор - 75 мкм2.Approximate areas occupied on the crystal by RC-circuit elements (in one cell): capacitor - 1500 μm 2 , resistor - 75 μm 2 .
Отсюда - основная особенность стойкого к УБР ОЗУ - большую часть площади кристалла занимают конденсаторы в ячейках (например, для ОЗУ с информационной емкостью 64 кбит общая площадь конденсаторов составит 100 мм2).Hence, the main feature of RAM resistant to UBR is that most of the crystal area is occupied by capacitors in cells (for example, for a RAM with an information capacity of 64 kbit, the total area of the capacitors will be 100 mm 2 ).
Роль RC-цепочки заключается в «запоминании» состояния триггера «0» или «1» и восстановлении этого состояния после окончания действия ИИИ. Постоянная времени RC-цепочки выбирается значительно больше, чем длительность ИИИ, таким образом, чтобы во время действия ИИИ заряд конденсатора изменился не существенно. В нормальных условиях работы микросхемы, в отсутствие воздействия ИИИ и образования ионизационных токов, наличие RC-цепочки в схеме ячейки памяти не сказывается на работе микросхемы и не имеется возможности проверить стойкость ячейки к УБР иначе, как подать на микросхему импульсное ионизирующее излучение. Дефектность исходных структур и привносимая при изготовлении микросхем дефектность могут привести к изменению расчетного номинала RC-цепочки, что скажется на УБР готовых микросхем, а значит, на их годности сохранять информацию в требуемых условиях.The role of the RC chain is to "remember" the state of the trigger "0" or "1" and restore this state after the end of the action of the III. The time constant of the RC chain is chosen much longer than the duration of the III, so that during the action of the III, the capacitor charge does not change significantly. Under normal conditions of operation of the microcircuit, in the absence of the effect of III and the formation of ionization currents, the presence of an RC circuit in the memory cell circuit does not affect the operation of the microcircuit and there is no way to check the resistance of the cell to UBR other than applying pulsed ionizing radiation to the microcircuit. The defectiveness of the initial structures and the defectiveness introduced in the manufacture of microcircuits can lead to a change in the design value of the RC chain, which will affect the UBR of the finished microcircuits, which means that they can save information in the required conditions.
Радиационная отбраковка образцов микросхем, собранных на полиимидные носители, по параметру УБР осуществлялась на основе результатов контроля сохранности информации в накопителе микросхемы после эквивалентного воздействия ИИИ с уровнем, соответствующим требуемому уровню стойкости микросхем. Контроль сохранности информации проводили при напряжениях питания Ucc=4,5 B в следующей последовательности. До воздействия во все ячейки памяти БИС записывался информационный код. Во время воздействия БИС работала в режиме хранения информации. После воздействия производилось считывание информации из ячеек памяти БИС и сравнение ее с записанной до воздействия. Критерием работоспособности являлось совпадение считанной и записанной информации после двух воздействий ИИИ, при условии, что сбоя в хранении информации не наблюдалось после каждого воздействия.Radiological rejection of samples of microcircuits collected on polyimide carriers, according to the UBR parameter, was carried out on the basis of the results of monitoring the safety of information in the microcircuit drive after equivalent radiation exposure with a level corresponding to the required level of microcircuit resistance. Information security control was carried out at supply voltages Ucc = 4.5 V in the following sequence. Prior to exposure, an information code was recorded in all LSI memory cells. During the exposure, the LSI worked in the information storage mode. After exposure, information was read from the LSI memory cells and compared with the data recorded before exposure. The working criterion was the coincidence of the read and written information after two actions of the III, provided that there was no failure in the storage of information after each exposure.
При функциональном контроле применялись информационные коды «диагональ» и «инверсная диагональ», так как они являются наименее устойчивыми к импульсному воздействию [4].During functional control, the information codes “diagonal” and “inverse diagonal” were used, since they are the least resistant to impulse action [4].
Список литературыBibliography
1. 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.3-25.1. Chernyshev 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, C.3-25.
2. Способ разбраковки партии интегральных запоминающих устройств по радиационной стойкости (Патент РФ №2149417, МПК G01R 31/28, G06F 11/22, опубл. 20.05.2000, ретроспективный комплект описаний изобретений РФ за 2000 г. на DVD) (прототип).2. The method of sorting a batch of integrated storage devices for radiation resistance (RF Patent No. 2149417, IPC G01R 31/28, G06F 11/22, publ. 05/20/2000, retrospective set of descriptions of the inventions of the Russian Federation for 2000 on DVD) (prototype).
3. Киргизова А.В., Григорьев Н.Г., Петров А.Г. Проблемы одновременного обеспечения высокой сбоеустойчивости и информационной емкости ОЗУ при применении RC-цепей в ячейках памяти. - Сб. научных трудов. Т.1 - М.: МИФИ, 2006, С.185-186.3. Kirgizova A.V., Grigoriev N.G., Petrov A.G. Problems of simultaneously ensuring high fault tolerance and information capacity of RAM when using RC circuits in memory cells. - Sat scientific works. T.1 - M .: MEPhI, 2006, S.185-186.
4. Киргизова А.В. Влияние информационного кода на сбоеустойчивость КМОП КНС ОЗУ. - Электроника, микро- и наноэлектроника. Сб. научных трудов. - М.: МИФИ, 2004, С.321-325.4. Kirgizova A.V. The influence of the information code on the fault tolerance of CMOS SPS RAM. - Electronics, micro- and nanoelectronics. Sat scientific works. - M .: MEPhI, 2004, S.321-325.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008113600/28A RU2371731C1 (en) | 2008-04-07 | 2008-04-07 | Method of sorting microchips of random access memory as to uninterrupted operation level |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008113600/28A RU2371731C1 (en) | 2008-04-07 | 2008-04-07 | Method of sorting microchips of random access memory as to uninterrupted operation level |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2371731C1 true RU2371731C1 (en) | 2009-10-27 |
Family
ID=41353244
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008113600/28A RU2371731C1 (en) | 2008-04-07 | 2008-04-07 | Method of sorting microchips of random access memory as to uninterrupted operation level |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2371731C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU168496U1 (en) * | 2016-09-12 | 2017-02-06 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Tunable wavelength laser device for studying the radiation resistance of integrated circuits based on Si, GaAs, SiGe to individual charged particles |
RU2661556C1 (en) * | 2017-07-04 | 2018-07-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Method of calculating and experimental estimation of radiation resistance of integrated circuits to the action of separate charged particles based on local laser irradiation |
-
2008
- 2008-04-07 RU RU2008113600/28A patent/RU2371731C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU168496U1 (en) * | 2016-09-12 | 2017-02-06 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Tunable wavelength laser device for studying the radiation resistance of integrated circuits based on Si, GaAs, SiGe to individual charged particles |
RU2661556C1 (en) * | 2017-07-04 | 2018-07-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Method of calculating and experimental estimation of radiation resistance of integrated circuits to the action of separate charged particles based on local laser irradiation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105022859A (en) | Quantitative analysis method for heavy-ion single-particle multi-bit upset effect of device | |
CN102169022A (en) | Experiment method for pulsed laser single event upset cross section | |
DE10016996C1 (en) | Test arrangement for functional testing of a semiconductor chip | |
RU2371731C1 (en) | Method of sorting microchips of random access memory as to uninterrupted operation level | |
Duan et al. | Development of a technique for characterizing bias temperature instability-induced device-to-device variation at SRAM-relevant conditions | |
Akhmetov et al. | IC SEE comparative studies at UCL and JINR heavy ion accelerators | |
Boruzdina et al. | Automatic control system for memory chips performance in a radiation experiment | |
KR100252052B1 (en) | Evaluation method of ferroelectric memory device using cell test pattern | |
Velo et al. | Bias effects on total dose-induced degradation of bipolar linear microcircuits for switched dose-rate irradiation | |
CN103344898B (en) | Wafer permits Acceptance Tests system and method | |
Langley et al. | SEE and TID test results of 1 Gb flash memories | |
Petryk et al. | sensitivity of HfO2-based RRAM cells to laser irradiation | |
Lum et al. | New experimental findings for single-event gate rupture in MOS capacitors and linear devices | |
Righter et al. | High resolution I/sub DDQ/characterization and testing-practical issues | |
Koga et al. | SEE sensitivity determination of high-density DRAMs with limited-range heavy ions | |
Johnston et al. | Total dose effects at low dose rates | |
Petryk et al. | Evaluation of the sensitivity of RRAM cells to optical fault injection attacks | |
Ji et al. | A single device based Voltage Step Stress (VSS) Technique for fast reliability screening | |
RU2168735C2 (en) | Procedure of selection of electron articles by stability and reliability | |
Fouillat et al. | Fundamentals of the pulsed laser technique for single-event upset testing | |
Topper et al. | NASA Goddard Space Flight Center’s recent radiation effects test results | |
CN112213975B (en) | Microcontroller total dose irradiation failure unit experiment judgment system and method | |
Hsia | MNOS LSI memory device data retention measurements and projections | |
Wei et al. | Accurate and fast stt-mram endurance evaluation using a novel metric for asymmetric bipolar stress and deep learning | |
Hehenberger | Advanced characterization of the bias temperature instability |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20190710 |