DIN EN 60749-18-2003 Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 18 Ionizing radiation (total dose) (IEC 60749-18 2002) German version EN 60749-18 2003《半导体器.pdf

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1、DEUTSCHE NORM September 2003HalbleiterbauelementeMechanische und klimatische PrfverfahrenTeil 18: Ionisierende Strahlung (Gesamtdosis)(IEC 60749-18:2002) Deutsche Fassung EN 60749-18:2003 EN 60749-18ICS 31.080.01Semiconductor devices Mechanical and climatic test methods Part 18: Ionizing radiation (

2、total dose) (IEC 60749-18:2002);German version EN 60749-18:2003Dispositifs semiconducteurs Mthodes dessais mcaniques etclimatiques Partie 18: Rayonnements ionisants (dose totale)(CEI 60749-18:2002); Version allemande EN 60749-18:2003Die Europische Norm EN 60749-18:2003 hat den Status einer Deutschen

3、 Norm.Beginn der GltigkeitDie EN 60749-18 wurde am 2003-02-01 angenommen.Nationales VorwortFr die vorliegende Norm ist das nationale Arbeitsgremium K 631 Halbleiterbauelemente der DKEDeutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE zustndig.Norm-Inhalt war verffentlic

4、ht als E DIN EN 60749-18:2002-05.Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom TC 47 Semiconductor devices erarbeitet. Sie ergnzt die inden bisher verffentlichten Normen der Reihe IEC 60749 enthaltenen Prfverfahren um ein bisher nichtfestgelegtes Prfverfahren. Nach Abschluss der von IEC/TC 47 beschlossen

5、en kompletten berarbei-tung der IEC 60749 und der Aufteilung in jeweils einen Teil der Reihe IEC 60749 je Prfverfahren wirddie Reihe der Normen voraussichtlich aus 36 Teilen bestehen.Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zum Jahr 2007 unverndertbleiben soll. Zu dies

6、em Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert.Fortsetzung 14 Seiten ENDKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede

7、Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise,nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinRef. Nr. DIN EN 60749-18:2003-09Preisgr. 11 Vertr.-Nr. 2511NormCD Stand 2004-03 Leerseite NormCD Stand 2004-03EU

8、ROPISCHE NORMEUROPEAN STANDARDNORME EUROPENNEEN 60749-18Februar 2003ICS 31.080.01 Deutsche FassungHalbleiterbauelementeMechanische und klimatische PrfverfahrenTeil 18: Ionisierende Strahlung (Gesamtdosis)(IEC 60749-18:2002)Semiconductor devicesMechanical and climatic test methodsPart 18: Ionizing ra

9、diation (total dose)(IEC 60749-18:2002)Dispositifs semiconducteursMthodes dessais mcaniques et climatiquesPartie 18: Rayonnements ionisants (dose totale)(CEI 60749-18:2002)Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2003-02-01 angenommen. DieCENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftso

10、rdnung zuerfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser EuropischenNorm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist.Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren biblio-graphischen Angaben sind beim Zentralsekretariat oder bei je

11、dem CENELEC-Mit-glied auf Anfrage erhltlich.Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch,Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache ge-macht und dem Zentralsekre

12、tariat mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wiedie offiziellen Fassungen.CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien,Dnemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien,Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich,

13、 Portugal, Schweden,der Schweiz, der Slowakei, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn und demVereinigten Knigreich.CENELECEuropisches Komitee fr Elektrotechnische NormungEuropean Committee for Electrotechnical StandardizationComit Europen de Normalisation ElectrotechniqueZentralsekretariat: rue

14、 de Stassart 35, B-1050 Brssel 2003 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren,sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten.Ref. Nr. EN 60749-18:2003 DNormCD Stand 2004-03EN 60749-18:20032VorwortDer Text des Schriftstcks 47/1657/FDIS, zuknftige 1. Au

15、sgabe von IEC 60749-18, ausgearbeitet von demIEC TC 47 Semiconductor devices, wurde der IEC-CENELEC Parallelen Abstimmung unterworfen und vonCENELEC am 2003-02-01 als EN 60749-18 angenommen.Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem die EN auf nationaler Ebenedurch Verffentlichung

16、einer identischen nationalenNorm oder durch Anerkennung bernommen werdenmuss (dop): 2003-11-01 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, dieder EN entgegenstehen, zurckgezogen werdenmssen (dow): 2006-02-01AnerkennungsnotizDer Text der Internationalen Norm IEC 60749-18:2002 wurde von CENELEC ohne irge

17、ndeine Abnderungals Europische Norm angenommen.NormCD Stand 2004-03EN 60749-18:20033InhaltSeiteVorwort. 21 Anwendungsbereich 42 Begriffe 43 Prfeinrichtung. 43.1 Strahlungsquelle 53.2 Dosimetrie-Messeinrichtung 53.3 Elektrische Messeinrichtungen 53.4 Prfleiterplatten (Test-Boards) 53.5 Verkabelung. 6

18、3.6 Anschluss- oder Schalteinrichtung 63.7 Klimakammer. 64 Prfdurchfhrung. 64.1 Stichprobenentnahme und Handhabung. 64.2 Burn-in . 64.3 Dosimetrische Messungen 74.4 Blei/Aluminium (Pb/Al)-Behlter 74.5 Bestrahlungsleistung(en). 74.6 (Strahlungs-)Energiedosisleistung. 74.7 Temperaturbedingungen . 84.8

19、 Messungen elektrischer Kenngren 84.9 Messbedingungen . 84.10 Bedingungen nach der Bestrahlung 94.11 Prfung mit Langzeit-Annealing bei Raumtemperatur (RT-Tempern) 94.12 Prfung mit beschleunigtem Annealing (Tempern) fr MOS. 114.13 Prfprotokoll. 125 bersicht der wichtigen Angaben 13NormCD Stand 2004-0

20、3EN 60749-18:200341 AnwendungsbereichIn diesem Teil der IEC 60749 wird ein Prfverfahren beschrieben, mit dem die Anforderungen und Bedingun-gen fr das Prfen von verkappten integrierten Halbleiterschaltungen (IC; en: integrated circuit) und Einzel-Halbleiterbauelementen auf Auswirkungen ionisierender

21、 Strahlungen (gesamte (integrale) Energiedosis) auseiner Kobalt-60 (60Co)-Gammastrahlenquelle festgelegt werden.In dieser Norm ist ein beschleunigtes Annealing (Tempern) beim Bewerten von Strahlungseffekten an Bau-elementen mit kleinen Energiedosisleistungen beschrieben. Dieses Annealing ist wichtig

22、 bei kleinen Energie-dosisleistungen oder bei bestimmten anderen Einsatzfllen, in welchen die Bauelemente signifikante zeitab-hngige Effekte aufweisen.Diese Norm ist nur fr konstante und nicht fr impulsfrmige Bestrahlungen anwendbar.Sie ist fr Militr- und Raumfahrtanwendungen bestimmt.Dieses Prfverf

23、ahren kann wesentliche Beeintrchtigungen der elektrischen Eigenschaften von bestrahltenBauelementen hervorrufen und sollte daher als ein zerstrendes betrachtet werden.2 BegriffeFr die Anwendung dieses Teils der IEC 60749 gelten folgende Begriffe.2.1Auswirkungen ionisierender Strahlungbei einem Einze

24、l-Halbleiterbauelement oder einer integrierten Schaltung durch strahleninduzierte Ladung re-sultierende nderungen der elektrischen KennwerteANMERKUNG Diese werden auch als Auswirkungen einer gesamten Energiedosis angesehen.2.2Messungen whrend der Bestrahlung (Influx-Messungen)elektrische Messungen a

25、n Bauelementen whrend ihrer Strahlenbeanspruchung2.3Messungen auerhalb der Bestrahlung (Nonflux-Messungen)an Bauelementen zu beliebiger Zeit auerhalb der Bestrahlung durchgefhrte elektrische Messungen2.4bestrahlungsortfremde Messungen (Remote-Messungen)an Bauelementen, die physisch vom Bestrahlungso

26、rt entfernt wurden, durchgefhrte elektrische Messungen2.5zeitabhngige Effektebei elektrischen Kennwerten wesentliche Beeintrchtigungen, die entweder durch das Anwachsen bzw. dasAusheilen oder beides der strahleninduzierten eingefangenen Ladung nach der Bestrahlung verursachtwerdenANMERKUNG hnliche A

27、uswirkungen finden auch whrend der Bestrahlung statt.2.6beschleunigtes Annealing (Tempern)Verfahren unter Verwendung einer erhhten Temperatur zum Beschleunigen der zeitabhngigen Effekte3 PrfeinrichtungDie Prfeinrichtung muss aus Strahlungsquelle, elektrischen Messgerten, Prfleiterplatte(n) (Test-Boa

28、rd),Verkabelung, Anschlussleiterplatte (Anschluss-Board) oder elektrischer Schalteinrichtung, einer geeignetenNormCD Stand 2004-03EN 60749-18:20035dosimetrischen Messeinrichtung und einer Klimakammer (falls fr Messungen der zeitabhngigen Effekteerforderlich) bestehen. Es sind entsprechende Sicherhei

29、tsmanahmen zu beachten, um ein elektrischesMesssystem mit ausreichender Isolierung, umfassender Abschirmung, zuverlssiger Masseverbindung undangemessener Rauscharmut zu erhalten.3.1 StrahlungsquelleDie bei diesem Prfverfahren verwendete Strahlungsquelle muss das homogene Feld einer 60Co-Gamma-strahl

30、en-Quelle sein. Falls nicht anders festgelegt, muss die Homogenitt des Strahlungsfeldes in dem Volu-men, in dem die Bauelemente bestrahlt werden, bei Messung mit dem Dosimetriesystem innerhalb von 10 % liegen. Die Bestrahlungsstrke des Gammastrahlenfeldes der 60Co-Quelle muss, bei einer Abwei-chung

31、von hchstens 5 %, bekannt sein. Die Homogenitt und Strke des Feldes kann sowohl durch eineOrtsvernderung des Bauelements in bezug auf die Strahlungsquelle als auch das Vorhandensein vonstrahlenabsorbierenden und/oder -streuenden Werkstoffen beeinflusst werden.3.2 Dosimetrie-MesseinrichtungEs muss ei

32、ne geeignete Dosimetrie-Messeinrichtung zur Verfgung stehen, mit dem die in 4.2 festgelegtenMessungen durchgefhrt werden knnen.3.3 Elektrische MesseinrichtungenAlle fr die elektrischen Messungen verwendeten Messgerte mssen die fr die genaue Messung der elekt-rischen Kenngren erforderliche Stabilitt,

33、 Messgenauigkeit und Auflsung haben. Alle fr den Betrieb ineiner Strahlungsumgebung erforderlichen Messgerte mssen ausreichend abgeschirmt sein.3.4 Prfleiterplatten (Test-Boards)Die zu bestrahlenden Bauelemente sind gemeinsam mit allen zugehrigen Treiberschaltungen, die fr dieelektrische Spannungsbe

34、anspruchung des Bauelements whrend der Bestrahlung oder fr In-situ-Messun-gen erforderlich sind, entweder auf Leiterplatten zu montieren bzw. mit diesen elektrisch zu verbinden. Fallsnicht anders festgelegt, sind alle Eingangsanschlsse des Bauelements und alle anderen Bauelementean-schlsse, die das

35、Bestrahlungsverhalten beeinflussen knnen, whrend der Bestrahlung elektrisch anzu-schlieen, d. h. sie drfen nicht offen bleiben (floaten).Die Geometrie und die Werkstoffe der gesamten Leiterplatte mssen eine gleichmige Bestrahlung des zuprfenden Bauelements zulassen. Es sind gute (best-practice) Entw

36、urfs- und Konstruktionsverfahren anzu-wenden, um Schwingungen zu verhindern, Leckstrme zu minimieren, elektrische Schden zu vermeidenund genaue Messungen zu erhalten. Es sind nur strahlenresistente Fassungen ohne signifikante Leckstrme(bezogen auf die zu prfenden Bauelemente) zu verwenden, um die Ba

37、uelemente und die dazugehrigeSchaltung auf dem (den) Test-Board(s) zu montieren.Alle wiederholt in Strahlungsfeldern verwendeten Einrichtungen sind periodisch auf physikalische und elekt-rische Beeintrchtigungen zu berprfen. Die anderen, nicht zu prfenden auf dem Test-Board befindlichenBauelemente m

38、ssen entweder gegenber der akkumulierten Energiedosis der Strahlung unempfindlich odergegen Strahlung abgeschirmt sein. Einspann- und Montagevorrichtungen fr die Prfung mssen aus sol-chen Werkstoffen hergestellt sein, welche die Gleichmigkeit der Strahlungsfeldstrke an den zu prfendenBauelementen ni

39、cht stren.Leckstrme sind auerhalb des Strahlungsfeldes zu messen. Das Test-Board muss ohne in die Fassungeneingesetzte Bauelemente so mit der Prf- und Messeinrichtung verbunden werden, dass alle erwartetenRausch- und Strquellen aktiv sind. Mit der hchsten festgelegten an das zu prfende Bauelement an

40、geleg-ten Spannungsbeanspruchung darf der Leckstrom zwischen zwei beliebigen Bauelementeanschlssen zehnProzent des kleinsten in der Bauelementspezifikation festgelegten Prf-Grenzwertes, vor der Bestrahlung,nicht berschreiten.Die fr die Spannungsbeanspruchung der Bauelemente whrend des beschleunigten

41、 Annealing verwendetenTest-Boards haben den Temperaturanforderungen des beschleunigten Annealings standzuhalten und sindvor und nach der Prfung auf physikalische und elektrische Beeintrchtigungen zu berprfen.NormCD Stand 2004-03EN 60749-18:200363.5 VerkabelungKabel und Leitungen, die im Strahlungsfe

42、ld die Test-Boards mit den Messgerten verbinden, mssen so kurzwie mglich sein. Falls lange Kabel und Leitungen erforderlich sind, knnen Leitungstreiber notwendig wer-den. Die Kabel und Leitungen mssen kleine Kapazitten und geringe Leckstrme zur Masse sowie geringeLeckstrme zwischen den Leitern haben

43、.3.6 Anschluss- oder SchalteinrichtungDiese Einrichtung muss auerhalb des Bestrahlungsortes angeordnet sein und ist die Schnittstelle zwischender Prf- und Messeinrichtung und den zu prfenden Bauelementen. Sie ist Teil der gesamten Prfeinrich-tung und hat den Bedingungen, die in 3.4 fr Leckstrme zwis

44、chen Bauelementeanschlssen festgelegt sind,zu entsprechen.3.7 KlimakammerDie Klimakammer fr die Messungen zeitabhngiger Effekte, falls gefordert, hat die festgelegte Temperaturfr das beschleunigte Annealing innerhalb von 5 C aufrechtzuhalten.4 PrfdurchfhrungDie zu prfenden Bauelemente sind, wie im P

45、rfplan festgelegt, zu bestrahlen und sind dem beschleunigtenAnnealing zu unterziehen (falls fr die Messung zeitabhngiger Effekte gefordert). In diesem Prfplan ms-sen die Bauelementebeschreibung, Bestrahlungsbedingungen, Bedingungen der elektrischen Spannungsbe-anspruchung der Bauelemente, das Dosime

46、triesystem, Betriebsbedingungen fr die Bauelemente, zu mes-sende Kenngren und Messbedingungen sowie die Bedingungen fr das beschleunigte Annealing (fallsgefordert) festlegt sein.4.1 Stichprobenentnahme und HandhabungEs drfen nur Bauelemente der Strahlungsbeanspruchung unterzogen werden, die die im P

47、rfplan festgeleg-ten elektrischen Spezifikationen einhalten. Falls nicht anders festgelegt, mssen die identisch assembliertenund verkappten Stichproben zufllig aus der Bezugsgesamtheit entnommen werden. Jede Stichprobeneinheitmuss einzeln gekennzeichnet werden, um einen Vergleich vor und nach der Be

48、strahlung zu ermglichen. BeiESD-empfindlichen Bauelementen (ESD, en: electrostatic discharge) sind geeignete Handhabungstechnikenzu verwenden, um Beschdigungen der Bauelemente zu vermeiden.4.2 Burn-inBei manchen Bauelementen gibt es vor und nach einem Burn-in Unterschiede im Verhalten gegenber derge

49、samten Energiedosis der Strahlung. Falls nicht durch eine vorherige Bauelemente-Charakterisierung oderdurch das Design gezeigt wird, dass ein Burn-in eine vernachlssigbare Wirkung (elektrische Kenngrenbleiben nach der Bestrahlung innerhalb der festgelegten Prf-Grenzwerte) auf das Verhalten gegenber dergesamten Energiedosis der Strahlung hat, muss