JPH073453B2 - 半導体装置の試験装置 - Google Patents
半導体装置の試験装置Info
- Publication number
- JPH073453B2 JPH073453B2 JP62104206A JP10420687A JPH073453B2 JP H073453 B2 JPH073453 B2 JP H073453B2 JP 62104206 A JP62104206 A JP 62104206A JP 10420687 A JP10420687 A JP 10420687A JP H073453 B2 JPH073453 B2 JP H073453B2
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- JP
- Japan
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- semiconductor device
- radiation
- energy
- moderator
- particle energy
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の試験装置に係り、特に被試験半
導体装置の特性評価間を短縮するために好適な半導体装
置の試験装置に関する。
導体装置の特性評価間を短縮するために好適な半導体装
置の試験装置に関する。
一般に、半導体装置の誤動作の一つにソフトエラーと呼
ばれる現象がある。この原因となる放射線はα線で、そ
の発生源は半導体装置を構成しているSiチップ,Al配
線，ガラス保護膜材料およびこれ等をパッケージするた
めのプラスチック，セラミックその他の材料中に微量に
含まれているＵ（ウラン）,Th（トリウム）等の自然放
射性物質である。そして、前記U,Th等は自然崩壊によっ
てα粒子（Heの原子核）を放射し、これ等α粒子が半導
体装置に入射すると、この飛程に沿って電子−正孔対を
生成させる。
ばれる現象がある。この原因となる放射線はα線で、そ
の発生源は半導体装置を構成しているSiチップ,Al配
線，ガラス保護膜材料およびこれ等をパッケージするた
めのプラスチック，セラミックその他の材料中に微量に
含まれているＵ（ウラン）,Th（トリウム）等の自然放
射性物質である。そして、前記U,Th等は自然崩壊によっ
てα粒子（Heの原子核）を放射し、これ等α粒子が半導
体装置に入射すると、この飛程に沿って電子−正孔対を
生成させる。
MOSダイナミックメモリでは、これらの生成された電子
がメモリセルの空のポテンシャル井戸部に一定以上蓄積
すると、ソフトエラーが発生する。また、高速バイポー
ラスタチックメモリでは、生成された電子が雑音電流と
して流れ、ソフトエラーを発生させる。このようなソフ
トエラーの問題は、半導体電子の高集積化，高速化に伴
い増加する傾向にある。
がメモリセルの空のポテンシャル井戸部に一定以上蓄積
すると、ソフトエラーが発生する。また、高速バイポー
ラスタチックメモリでは、生成された電子が雑音電流と
して流れ、ソフトエラーを発生させる。このようなソフ
トエラーの問題は、半導体電子の高集積化，高速化に伴
い増加する傾向にある。
そこで、半導体装置のα線によるソフトエラー評価を行
う必要が生じている。この評価を行う場合、パッケージ
材から自然に放射されるα粒子だけでは、α粒子の密度
が非常に小さいため、試験に長時間を要することにな
る。したがって、一般にはα粒子密度の大きい自然放射
性物質または人工放射性物質を用いて加速試験を行って
いた。
う必要が生じている。この評価を行う場合、パッケージ
材から自然に放射されるα粒子だけでは、α粒子の密度
が非常に小さいため、試験に長時間を要することにな
る。したがって、一般にはα粒子密度の大きい自然放射
性物質または人工放射性物質を用いて加速試験を行って
いた。
ソフトエラーの特性評価には、α線源から放射されるα
粒子を被試験半導体装置に照射し、ソフトエラーが発生
するまでの時間および一定照射時間におけるエラー回数
等を測定し、α線耐量を評価していた。そして、試験方
法としては、 １） 量産品における性能チェック（全数検査，抜き取
り検査等）および市場故障率の予測等を行う場合は、パ
ッケージ材等から放射されるα線エネルギー分布形状と
相似な放射線を半導体装置に照射してα線耐量を測定す
る加速寿命評価試験、 ２） 半導体装置の改良・開発効果，製品間のレベル比
較，特異ビットの検出，製造プロセス上の問題点等を評
価する場合は、α線耐量が照射α粒子エネルギー，入射
角に依存するため、これ等パラメータについて詳細に特
性評価する試験、が必要である。
粒子を被試験半導体装置に照射し、ソフトエラーが発生
するまでの時間および一定照射時間におけるエラー回数
等を測定し、α線耐量を評価していた。そして、試験方
法としては、 １） 量産品における性能チェック（全数検査，抜き取
り検査等）および市場故障率の予測等を行う場合は、パ
ッケージ材等から放射されるα線エネルギー分布形状と
相似な放射線を半導体装置に照射してα線耐量を測定す
る加速寿命評価試験、 ２） 半導体装置の改良・開発効果，製品間のレベル比
較，特異ビットの検出，製造プロセス上の問題点等を評
価する場合は、α線耐量が照射α粒子エネルギー，入射
角に依存するため、これ等パラメータについて詳細に特
性評価する試験、が必要である。
前記試験方法に対し、従来は特願昭59−264459号公報に
記載のように、真空中においてα線源と被試験半導体装
置間のα線通過経路上に、厚さの異なる複数のα線エネ
ルギー減速材部片を同一回転平面上に設けて円板状のα
線エネルギー減速材を形成し、前記α線源からのα線
を、回転させた前記α線エネルギー減速材中に通過させ
ることにより、パッケージ材等から放射されるα線エネ
ルギー分布形状と相似な放射線エネルギー分布（α線連
続エネルギー分布）を発生させ、被試験半導体装置に照
射して試験を行う。
記載のように、真空中においてα線源と被試験半導体装
置間のα線通過経路上に、厚さの異なる複数のα線エネ
ルギー減速材部片を同一回転平面上に設けて円板状のα
線エネルギー減速材を形成し、前記α線源からのα線
を、回転させた前記α線エネルギー減速材中に通過させ
ることにより、パッケージ材等から放射されるα線エネ
ルギー分布形状と相似な放射線エネルギー分布（α線連
続エネルギー分布）を発生させ、被試験半導体装置に照
射して試験を行う。
また、被試験半導体装置に照射するα線エネルギー可変
方法としては、前記α線エネルギー減速材部片の厚さ，
材質のうちの少なくとも一つを変更することにより、被
試験半導体装置に入射するα線エネルギーを可変とする
ことができ、各照射エネルギー値ごとにα線耐量を測定
していた。
方法としては、前記α線エネルギー減速材部片の厚さ，
材質のうちの少なくとも一つを変更することにより、被
試験半導体装置に入射するα線エネルギーを可変とする
ことができ、各照射エネルギー値ごとにα線耐量を測定
していた。
前記従来技術には、次のような問題点がある。
すなわち、被試験半導体装置のα粒子エネルギー依存特
性を評価する場合は、被試験半導体装置に照射するα粒
子エネルギーを変えるために、α線エネルギー減速材部
片の厚さを制御していた。しかし、α粒子エネルギー依
存特性は第４図に示すように、凹形状の特性曲線を示
し、同一品種の半導体装置29,30,31であっても、半導体
装置29,30,31間でα線耐量（MTBF:Mean Time Betwe絵
ｎ Failure）が大きく異なる。つまり、MTBFが極小値
を示すα粒子エネルギー値E0が異なり、このα粒子エネ
ルギー値E0が被試験半導体装置のα線耐量を小さくして
エネルギー値である。そこで、前記α粒子エネルギー値
E0を求めるためには、半導体装置に照射する測定エネル
ギー範囲を幅広くとる必要があり、その結果測定エネル
ギー点数（試験回数）が多くなり、α線耐量の測定に長
時間を要していた。
性を評価する場合は、被試験半導体装置に照射するα粒
子エネルギーを変えるために、α線エネルギー減速材部
片の厚さを制御していた。しかし、α粒子エネルギー依
存特性は第４図に示すように、凹形状の特性曲線を示
し、同一品種の半導体装置29,30,31であっても、半導体
装置29,30,31間でα線耐量（MTBF:Mean Time Betwe絵
ｎ Failure）が大きく異なる。つまり、MTBFが極小値
を示すα粒子エネルギー値E0が異なり、このα粒子エネ
ルギー値E0が被試験半導体装置のα線耐量を小さくして
エネルギー値である。そこで、前記α粒子エネルギー値
E0を求めるためには、半導体装置に照射する測定エネル
ギー範囲を幅広くとる必要があり、その結果測定エネル
ギー点数（試験回数）が多くなり、α線耐量の測定に長
時間を要していた。
本発明の目的は、前記従来技術の問題点をなくし、簡単
な方法で、誤動作中の加速寿命評価試験とα粒子エネル
ギー依存特性を同時に測定し得る半導体装置の試験装置
を提供することにある。
な方法で、誤動作中の加速寿命評価試験とα粒子エネル
ギー依存特性を同時に測定し得る半導体装置の試験装置
を提供することにある。
前記目的は、半導体装置の誤動作が発生した時に放射線
が通過した放射線エネルギー減速材部片の厚さを検出す
る厚さ検出手段と、この厚さ検出手段から入力した放射
線エネルギー減速材部片の厚さから入射放射線のエネル
ギー値を換算する入射放射線エネルギー換算手段とを設
けたことにより、達成される。
が通過した放射線エネルギー減速材部片の厚さを検出す
る厚さ検出手段と、この厚さ検出手段から入力した放射
線エネルギー減速材部片の厚さから入射放射線のエネル
ギー値を換算する入射放射線エネルギー換算手段とを設
けたことにより、達成される。
加速寿命評価試験時に被試験半導体装置に照射するα線
連続エネルギー分布の発生方法は、複数個の放射線エネ
ルギー減速材部片を同一回転平面上に設けて円板状に形
成された放射線エネルギー減速材を回転させ、この回転
させた放射線エネルギー減速材中に放射線源から放射線
としてα線を照射し、放射線エネルギー減速材中を通過
させて行う。
連続エネルギー分布の発生方法は、複数個の放射線エネ
ルギー減速材部片を同一回転平面上に設けて円板状に形
成された放射線エネルギー減速材を回転させ、この回転
させた放射線エネルギー減速材中に放射線源から放射線
としてα線を照射し、放射線エネルギー減速材中を通過
させて行う。
また、α粒子は物質中での電離作用が大きいため、α粒
子が物質中を通過することによって、入射放射線エネル
ギーとしてのα粒子エネルギーは減衰してしまう。
子が物質中を通過することによって、入射放射線エネル
ギーとしてのα粒子エネルギーは減衰してしまう。
第５図は、放射線源としてのα線源にAm（アメリシウ
ム）線源を用いてα粒子エネルギー減速材の膜厚ｔをパ
ラメータとした時のα粒子エネルギーの分布の推移を示
した図である。
ム）線源を用いてα粒子エネルギー減速材の膜厚ｔをパ
ラメータとした時のα粒子エネルギーの分布の推移を示
した図である。
この第５図から分かるように、膜厚ｔが厚くなるに従っ
て（t0＜t1＜t2＜t3＜t4＜t5＜t6）そのα粒子エネルギ
ーの減衰量が大きくなり、これにより各膜厚と膜厚通過
後のα粒子エネルギーの関係を求めることができる。
て（t0＜t1＜t2＜t3＜t4＜t5＜t6）そのα粒子エネルギ
ーの減衰量が大きくなり、これにより各膜厚と膜厚通過
後のα粒子エネルギーの関係を求めることができる。
そこで、前記放射線エネルギー減速材を回転させて連続
エネルギー分布を発生させ、被試験半導体装置に照射
し、誤動作を発生させたα粒子が通過した時の放射線エ
ネルギー減速材部片の膜厚を検出することによって、そ
の膜厚から被試験半導体装置に入射した時のα粒子エネ
ルギーを求めることができる。
エネルギー分布を発生させ、被試験半導体装置に照射
し、誤動作を発生させたα粒子が通過した時の放射線エ
ネルギー減速材部片の膜厚を検出することによって、そ
の膜厚から被試験半導体装置に入射した時のα粒子エネ
ルギーを求めることができる。
そして、得られた誤動作発生時のα粒子エネルギーと誤
動作発生頻度の関係から、α線耐量が極小値を示すα粒
子エネルギー値E0（エネルギー依存特性）を求めること
ができる。
動作発生頻度の関係から、α線耐量が極小値を示すα粒
子エネルギー値E0（エネルギー依存特性）を求めること
ができる。
以上述べたように、加速寿命評価試験時に誤動作発生時
のα粒子エネルギーを求めることによって、α粒子エネ
ルギー依存特性も同時に測定でき測定時間の短縮を図る
ことができる。
のα粒子エネルギーを求めることによって、α粒子エネ
ルギー依存特性も同時に測定でき測定時間の短縮を図る
ことができる。
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
第１図は本発明試験装置の一実施例を示す縦断正面図、
第２図は第１図に示す試験装置の放射線エネルギー減速
材の平面図、第３図は同第１図に示す試験装置のフォト
マイクロセンサから得られるパルス列を示す図である。
第２図は第１図に示す試験装置の放射線エネルギー減速
材の平面図、第３図は同第１図に示す試験装置のフォト
マイクロセンサから得られるパルス列を示す図である。
その第１図に示す実施例の半導体装置の試験装置は、被
試験半導体装置１と、この被試験半導体装置１から信号
を取り出すためのソケット２と、放射線としてのα粒子
を放射する放射線源であるα線源３と、円板状の放射線
エネルギー減速材としてのα粒子エネルギー減速材４
と、このα粒子エネルギー減速材４を回転させるための
駆動装置５と、フォトマイクロセンサ６と、誤動作チェ
ック装置７と、誤動作が発生した時のα粒子が通過した
前記α粒子エネルギー減速材４におけるα粒子エネルギ
ー減速材部片の膜厚を検出する厚さ検出手段としての膜
厚検出手段８と、入射放射線エネルギー換算手段として
のテスタ手段９と、ベルジャー型の真空室10と、この真
空室10の真空引きを行う真空ポンプ11とを備えている。
試験半導体装置１と、この被試験半導体装置１から信号
を取り出すためのソケット２と、放射線としてのα粒子
を放射する放射線源であるα線源３と、円板状の放射線
エネルギー減速材としてのα粒子エネルギー減速材４
と、このα粒子エネルギー減速材４を回転させるための
駆動装置５と、フォトマイクロセンサ６と、誤動作チェ
ック装置７と、誤動作が発生した時のα粒子が通過した
前記α粒子エネルギー減速材４におけるα粒子エネルギ
ー減速材部片の膜厚を検出する厚さ検出手段としての膜
厚検出手段８と、入射放射線エネルギー換算手段として
のテスタ手段９と、ベルジャー型の真空室10と、この真
空室10の真空引きを行う真空ポンプ11とを備えている。
前記α粒子エネルギー減速材４は、第２図に示すよう
に、扇形の複数枚のα粒子エネルギー減速材部片t0,t1,
…,t7を同一回転平面上に配置して円板状に形成されて
いる。各α粒子エネルギー減速材部片t0,t1,…,t7は、
例えば有機薄膜により形成され、厚さが異なっている。
そして、各α粒子エネルギー減速材部片t0,t1,…,t7に
はフォトマイクロセンサ検出用の穴が表１に示すように
設けられている。
に、扇形の複数枚のα粒子エネルギー減速材部片t0,t1,
…,t7を同一回転平面上に配置して円板状に形成されて
いる。各α粒子エネルギー減速材部片t0,t1,…,t7は、
例えば有機薄膜により形成され、厚さが異なっている。
そして、各α粒子エネルギー減速材部片t0,t1,…,t7に
はフォトマイクロセンサ検出用の穴が表１に示すように
設けられている。
前記フォトマイクロセンサ６は、一対の発光素子と受光
素子とを有し、α粒子エネルギー減速材部片の膜厚を検
出するようになっている。前記誤動作チェック装置７
は、被試験半導体装置１から読み出した情報を正常デー
タと比較し、誤動作したか，否かをチェックするように
なっている。
素子とを有し、α粒子エネルギー減速材部片の膜厚を検
出するようになっている。前記誤動作チェック装置７
は、被試験半導体装置１から読み出した情報を正常デー
タと比較し、誤動作したか，否かをチェックするように
なっている。
前記膜厚検出装置８は、誤動作発生時に誤動作チェック
装置７から信号を受け取り、フォトマイクロセンサ６か
ら入力した信号と比較し、誤動作を発生させた時のα粒
子が通過したα粒子エネルギー減速材部片の膜厚を検出
するようになっている。
装置７から信号を受け取り、フォトマイクロセンサ６か
ら入力した信号と比較し、誤動作を発生させた時のα粒
子が通過したα粒子エネルギー減速材部片の膜厚を検出
するようになっている。
前記テスタ手段９は、誤動作発生時のα粒子エネルギー
減速材部片の膜厚からα粒子エネルギー値を換算し、誤
動作発生頻度とα粒子エネルギー値およびα線を照射し
てから誤動作が発生するまでの時間等を記録するように
なっている。
減速材部片の膜厚からα粒子エネルギー値を換算し、誤
動作発生頻度とα粒子エネルギー値およびα線を照射し
てから誤動作が発生するまでの時間等を記録するように
なっている。
前記実施例の半導体装置の試験装置は、次のように制御
され、作用する。
され、作用する。
まず、駆動装置５によりα粒子エネルギー減速材４を回
転させる。
転させる。
前記α粒子エネルギー減速材４を回転させた状態にし、
α線源３よりα粒子を各α粒子エネルギー減速材部片に
照射し、α線連続エネルギー分布を発生させ、これを被
試験半導体装置１に照射する。
α線源３よりα粒子を各α粒子エネルギー減速材部片に
照射し、α線連続エネルギー分布を発生させ、これを被
試験半導体装置１に照射する。
そして、誤動作チェック装置７が被試験半導体装置１の
誤動作を検出すると誤動作発生信号を膜厚検出手段８へ
送る。一方、膜厚検出手段８ではフォトマイクロセンサ
６から常時α粒子エネルギー減速材部片の膜厚に対応し
て信号を受信している。この時の信号は、第３図に示す
ように、フォトマイクロセンサ検出用の穴12〜19の数と
同数のパルス列20〜27として受信している。そして、前
記誤動作発生信号と同期を取り、誤動作を発生させた時
の膜厚を判定し、その結果をテスタ手段９へ送り、α粒
子エネルギー減速材部片の膜厚から入射α粒子エネルギ
ー値に換算して誤動作の試験を行う。
誤動作を検出すると誤動作発生信号を膜厚検出手段８へ
送る。一方、膜厚検出手段８ではフォトマイクロセンサ
６から常時α粒子エネルギー減速材部片の膜厚に対応し
て信号を受信している。この時の信号は、第３図に示す
ように、フォトマイクロセンサ検出用の穴12〜19の数と
同数のパルス列20〜27として受信している。そして、前
記誤動作発生信号と同期を取り、誤動作を発生させた時
の膜厚を判定し、その結果をテスタ手段９へ送り、α粒
子エネルギー減速材部片の膜厚から入射α粒子エネルギ
ー値に換算して誤動作の試験を行う。
なお、この実施例では、α粒子エネルギー減速材部片の
膜厚の検出手段として各α粒子エネルギー減速材部片ご
とにフォトマイクロセンサ検出用の穴12〜19を設けてい
るが、この穴の数は１個でもよい。また、穴に代えてα
粒子エネルギー減速材４の回転角をロータリエンコーダ
で読み取り、α粒子エネルギー減速材部片の膜厚を検出
してもよく、他の手段を用いてもよい。
膜厚の検出手段として各α粒子エネルギー減速材部片ご
とにフォトマイクロセンサ検出用の穴12〜19を設けてい
るが、この穴の数は１個でもよい。また、穴に代えてα
粒子エネルギー減速材４の回転角をロータリエンコーダ
で読み取り、α粒子エネルギー減速材部片の膜厚を検出
してもよく、他の手段を用いてもよい。
以上述べたように、この実施例によれば、加速寿命評価
試験誤動作発生時に入射したα粒子エネルギー値を求め
ることによって、α粒子エネルギー依存特性も同時に測
定することができ、α線耐量の測定時間を短縮するとが
できる。
試験誤動作発生時に入射したα粒子エネルギー値を求め
ることによって、α粒子エネルギー依存特性も同時に測
定することができ、α線耐量の測定時間を短縮するとが
できる。
以上説明した本発明によれば、半導体装置の誤動作が発
生した時に放射線が通過した放射線エネルギー減速材部
片の厚さを検出する厚さ検出手段と、この厚さ検出手段
から入力した放射線エネルギー減速材部片の厚さから入
射放射線エネルギー値を換算する入射放射線のエネルギ
ー換算手段とを設けて構成したことにより、誤動作の加
速寿命評価試験とα粒子エネルギー依存特性を同時に測
定することができるので、被試験半導体装置の特性評価
時間を従来技術に比べて大幅に短縮し得る効果がある。
生した時に放射線が通過した放射線エネルギー減速材部
片の厚さを検出する厚さ検出手段と、この厚さ検出手段
から入力した放射線エネルギー減速材部片の厚さから入
射放射線エネルギー値を換算する入射放射線のエネルギ
ー換算手段とを設けて構成したことにより、誤動作の加
速寿命評価試験とα粒子エネルギー依存特性を同時に測
定することができるので、被試験半導体装置の特性評価
時間を従来技術に比べて大幅に短縮し得る効果がある。
第１図は本発明試験装置の一実施例を示す縦断正面図、
第２図は第１図に示す試験装置の放射線エネルギー減速
材の平面図、第３図は同第１図に示す試験装置のフォト
マイクロセンサから得られるパルス列を示す図、第４図
は被試験半導体装置のα粒子エネルギー依存特性を示す
図、第５図はα粒子エネルギー減速材部片の膜厚をパラ
メータとした時のα粒子エネルギー分布を示す図であ
る。 １……被試験半導体装置、３……α線源、 ４……α粒子エネルギー減速材、 t0〜t7……α粒子エネルギー減速材部片、 ６……フォトマイクロセンサ、 ８……膜厚検出手段。
第２図は第１図に示す試験装置の放射線エネルギー減速
材の平面図、第３図は同第１図に示す試験装置のフォト
マイクロセンサから得られるパルス列を示す図、第４図
は被試験半導体装置のα粒子エネルギー依存特性を示す
図、第５図はα粒子エネルギー減速材部片の膜厚をパラ
メータとした時のα粒子エネルギー分布を示す図であ
る。 １……被試験半導体装置、３……α線源、 ４……α粒子エネルギー減速材、 t0〜t7……α粒子エネルギー減速材部片、 ６……フォトマイクロセンサ、 ８……膜厚検出手段。
Claims (1)
- 【請求項１】真空室内に、放射線源と被試験半導体装置
とを配置するとともに、これ等の間に複数個の放射線エ
ネルギー減速材部片を同一回転平面上に設けて円板状の
放射線エネルギー減水材を形成し、前記放射線エネルギ
ー減速材を回転させ、この回転させた放射線エネルギー
減速材中に放射線源から放射線を通過させ、被試験半導
体装置に入射させて行う半導体装置の誤動作を試験する
試験装置において、前記半導体装置の誤動作が発生した
時に放射線が通過した放射線エネルギー減速材部片の厚
さを検出する厚さ検出手段と、この厚さ検出手段から入
力した放射線エネルギー減速材部片の厚さから入射放射
線のエネルギー値を換算する入射放射線エネルギー換算
手段とを設けたことを特徴とする半導体装置の試験装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62104206A JPH073453B2 (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | 半導体装置の試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62104206A JPH073453B2 (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | 半導体装置の試験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63271177A JPS63271177A (ja) | 1988-11-09 |
| JPH073453B2 true JPH073453B2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
ID=14374499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62104206A Expired - Lifetime JPH073453B2 (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | 半導体装置の試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073453B2 (ja) |
-
1987
- 1987-04-30 JP JP62104206A patent/JPH073453B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63271177A (ja) | 1988-11-09 |
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