NF C96-022-38-2008 Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 38 soft error test method for semiconductor devices with memory 《半导体装置 机械和气候试验方法 第38部分 带存储的半.pdf

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1、 7 6 dite et diffuse par lUnion Technique de lElectricit (UTE) Tour Chantecoq 5, rue Chantecoq 92808 Puteaux CedexTl. : + 33 (0) 1 49 07 62 00 Tlcopie : + 33 (0) 1 47 78 73 51 Courriel : uteute.asso.fr Internet : http:/www.ute- diffuse galement par lAssociation Franaise de Normalisation (AFNOR) 11,

2、rue Francis de Pressens 93571 La Plaine Saint-Denis Cedex Tl. : 01 41 62 80 00 Impr. UTE 2008 Reproduction interdite 7 Indice de classement : ICS : 31.080.01 7 7 7 7 E : Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods Part 38: Soft error test method for semiconductor devices with memory

3、 D : Halbleiterbauelemente - Mechanische und klimatische Prfverfahren - Teil 38: Soft-Error-Prfverfahren fr Halbleiterbauelemente mit Speicher Norme franaise homologue par dcision du Directeur Gnral dAFNOR le 28 mai 2008 pour prendre effet compter du 28 juin 2008. Correspondance La norme europenne E

4、N 60749-38:2008 a le statut dune norme franaise. EIle reproduit intgralement la publication CEI 60749-38:2008. Analyse Le prsent document tablit une procdure de mesure de la prdisposition aux erreurs logicielles des dispositifs semiconducteurs mmoire lorsquils sont soumis des particules nergtiques t

5、elles que le rayonnement alpha. dow : 2011-04-01 Descripteurs Dispositif semiconducteur, mmoire, essai, rayonnement alpha, erreur, logiciel, dfinition, essai acclr, dfaillance, niveau. Modifications Corrections NF EN 60749-38 - II - Ce document constitue la version franaise complte de la norme europ

6、enne EN 60749-38:2008 qui reproduit le texte de la publication CEI 60749-38:2008. LUnion Technique de llectricit a vot favorablement au CENELEC sur le projet de EN 60749-38, le 9 janvier 2008. _ NORME EUROPENNE EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD Mai 2008 CENELEC Comit Europen de Normalisation Electro

7、technique Europisches Komitee fr Elektrotechnische Normung European Committee for Electrotechnical Standardization 7 ICS 31.080.01 Version franaise 7 7 7 7 (CEI 60749-38:2008) Halbleiterbauelemente - Mechanische und klimatische Prfverfahren - Teil 38: Soft-Error-Prfverfahren fr Halbleiterbauelemente

8、 mit SpeicherSemiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 38: Soft error test method for semiconductor devices with memory(IEC 60749-38:2008) (IEC 60749-38:2008) La prsente Norme Europenne a t adopte par le CENELEC le 2008-04-01. Les membres du CENELEC sont tenus de se soumett

9、re au Rglement Intrieur du CEN/CENELEC qui dfinit les conditions dans lesquelles doit tre attribu, sans modification, le statut de norme nationale la Norme Europenne. Les listes mises jour et les rfrences bibliographiques relatives ces normes nationales peuvent tre obtenues auprs du Secrtariat Centr

10、al ou auprs des membres du CENELEC. La prsente Norme Europenne existe en trois versions officielles (allemand, anglais, franais). Une version dans une autre langue faite par traduction sous la responsabilit dun membre du CENELEC dans sa langue nationale, et notifie au Secrtariat Central, a le mme st

11、atut que les versions officielles. Les membres du CENELEC sont les comits lectrotechniques nationaux des pays suivants: Allemagne, Autriche, Belgique, Bulgarie, Chypre, Danemark, Espagne, Estonie, Finlande, France, Grce, Hongrie, Irlande, Islande, Italie, Lettonie, Lituanie, Luxembourg, Malte, Norvg

12、e, Pays-Bas, Pologne, Portugal, Rpublique Tchque, Roumanie, Royaume-Uni, Slovaquie, Slovnie, Sude et Suisse. 2008 CENELEC - Tous droits dexploitation sous quelque forme et de quelque manire que ce soit rservs dans le monde entier aux membres du CENELEC. Ref. n EN 60749-38:2008 F EN 60749-38:2008 2 L

13、e texte du document 47/1943/FDIS, future dition 1 de la CEI 60749-38, prpar par le CE 47 de la CEI, Dispositifs semiconducteurs, a t soumis au vote parallle CEI-CENELEC et a t approuv par le CENELEC comme EN 60749-38 le 2008-04-01. Les dates suivantes ont t fixes: date limite laquelle la EN doit tre

14、 mise en application au niveau national par publication dune norme nationale identique ou par entrinement (dop) 2009-01-01 date limite laquelle les normes nationales conflictuelles doivent tre annules (dow) 2011-04-01 _ 3 EN 60749-38:2008 SOMMAIRE AVANT-PROPOS2 1Domaine dapplication.42 Termes et dfi

15、nitions43 Appareillage dessai.63.1Equipement de mesure63.2Source de rayonnement alpha63.2.1Contexte63.2.2 Sources privilgies.63.2.3 Variabilit des rsultats63.2.4Effet des hauts niveaux de radiation.73.2.5 Prcision de mesure73.3 Echantillon dessai.74 Mode opratoire.84.1 Essai acclr derreur logicielle

16、 rayonnement alpha.84.1.1 Prparation de la surface.84.1.2 Tension dalimentation.84.1.3 Temprature ambiante.84.1.4 Temps de cycle du cur84.1.5 Structure des donnes.84.1.6Distance entre la puce et la source de rayonnement.84.1.7 Nombre dchantillons de mesure.84.2 Essai derreur logicielle en temps rel8

17、4.2.1 Gnralits94.2.2 Tension dalimentation.94.2.3 Temprature ambiante.94.2.4 Frquence de fonctionnement94.2.5 Structure des donnes.94.2.6 Dure dessai.94.2.7 Nombre dchantillons dessai94.2.8 Essai des neutrons de lenvironnement.104.3 Essai acclr derreur logicielle rayonnement neutronique.105Evaluatio

18、n105.1 Essai acclr derreur logicielle rayonnement alpha.105.2 Essai derreur logicielle en temps rel116 Rsum12 Bibliographie13Figure 1 Effet de la distance du dispositif la source sur le flux normalis sur le dispositif.7Tableau 1 X pour le calcul du FIT.11 EN 60749-38:2008 4 W W 7 7 La prsente partie

19、 de la CEI 60749 tablit une procdure de mesure de la prdisposition aux erreurs logicielles des dispositifs semiconducteurs mmoire lorsquils sont soumis des particules nergtiques telles que le rayonnement alpha. Deux essais sont dcrits: un essai acclr utilisant une source de rayonnement alpha et un e

20、ssai de systme en temps rel (non acclr) dans lequel toutes les erreurs sont gnres dans des conditions de rayonnement se produisant naturellement: il peut sagir du rayonnement alpha ou de tout autre rayonnement, neutronique par exemple. Pour une caractrisation complte de la capacit derreur logicielle

21、 dun circuit intgr mmoire, il faut que le dispositif soit soumis un essai pour le spectre large haute nergie et les neutrons thermiques en utilisant des mthodes dessais complmentaires. Cette mthode dessai peut tre applique tout type de circuit intgr qui possde un dispositif de mmoire. 7 Pour les bes

22、oins du prsent document, les termes et dfinitions suivants sappliquent. 77 7 erreur logicielle due un signal transitoire provoqu par limpact dune particule nergtique isole signal de sortie dun circuit verrouillage ou dune cellule mmoire erron qui peut tre corrig par lutilisation dune ou plusieurs fo

23、nctions normales du dispositif qui contient le circuit verrouillage ou la cellule mmoire NOTE Le terme fait communment rfrence une erreur cause par une radiation ou une impulsion lectromagntique et non une erreur cause par un dfaut physique cr lors du processus de fabrication. 7 77 7 changement irrv

24、ersible qui intervient dans le fonctionnement qui est d un vnement de rayonnement non-rcurrent et qui est gnralement associ un dommage permanent affectant un ou plusieurs des lments dun dispositif (par exemple claquage de loxyde de grille) erreur logicielle qui nest pas corrige par des lectures rpte

25、s mais qui peut ltre par r-criture sans coupure de lalimentation 5 EN 60749-38:2008 erreur logicielle qui peut tre corrige par des lectures rptes sans r-criture et sans coupure de lalimentation erreur logicielle qui nest pas corrige par des lectures rptes ou la r-criture mais qui peut ltre par la co

26、upure de lalimentation 7 erreur logicielle qui remet zro, bloque ou met le composant dans tout autre fonctionnement incorrect dtectable, mais qui noblige pas un cycle dalimentation arrt puis marche pour remettre en fonctionnement normal, contrairement lvnement de dclenchement intempestif (SEL, singl

27、e event latch-up), ou un dommage permanent comme celui rsultant dun vnement isol de claquage (SEB, single event burnout) basculement intempestif dans un composant comportant plusieurs cellules dans lequel deux bits ou plus sont en erreur dans le mme mot 77 7 tat anormal avec dbit de courant importan

28、t, caus par le passage dune particule nergtique isole dans une rgion sensible de la structure du dispositif et se traduisant par une perte de fonctionnalit de ce dispositif NOTE 1 Un SEL peut causer des dommages permanents au dispositif. Si le dispositif nest pas dtrior de faon permanente, un cycle

29、dalimentation arrt marche est ncessaire pour revenir un fonctionnement normal. NOTE 2 Comme exemple de SEL dans un dispositif CMOS, on peut citer le passage dune particule isole, qui cre un groupe de jonctions bipolaires parasites (p-n-p-n) qui met en court-circuit lalimentation avec la masse. dbit

30、du flux de particules mis par une surface ou incident celle-ci, divis par laire de cette surfaceNOTE Le flux est gnralement exprim en particules par centimtres carrs seconde (N/cm2s) ou en particules par centimtres carrs heure (N/cm2h). 7 nombre de dsintgrations de particules alpha dans la source al

31、pha par unit de temps NOTE Lunit prfrentielle du Systme International est le Becquerel (Bq); pour les conversions partir du Curie, multiplier par 3,7 1010 (exactement). vitesse laquelle les erreurs logicielles se produisent EN 60749-38:2008 6 7 nombre de dfaillances pour 109 dispositifs-temps vnemen

32、t qui induit lerreur logicielle de plusieurs bits en mme temps dans un circuit intgr NOTE Les bits sont gnralement, mais pas toujours, adjacents. Lquipement doit tre capable de mesurer les fonctions des dispositifs circuit intgr et le temps ncessaire pour la ralisation de la modification des donnes

33、stockes par lexposition aux particules nergtiques, telles que le rayonnement alpha (cest-dire la gnration dune erreur logicielle). Sinon, lquipement dessai (testeur de mmoire etc.) doit avoir la capacit de compter le nombre derreurs logicielles en temps unitaire. Les impurets duranium et de thorium,

34、 trouves en infimes quantits dans les matriels de production et demballage, mettent des particules alpha. Les particules alpha sont fortement ionisantes et celles qui agissent sur le dispositif actif produisent des rafales de paires lectron-trou libres dans le silicium. Diffrents type de source alph

35、a peuvent tre utilises pour simuler les missions alpha des impurets duranium ou de thorium. Les sources qui produisent des particules alpha dune nergie similaire celle des impurets duranium ou de thorium simulent lenvironnement de radiation subi par des composants souds avec botier fait dun compos m

36、oul. Des sources qui mettent des particules alpha ayant un spectre dnergie similaire celui du 210Po sont utilises pour les composants de simulation monts lenvers avec des perles de soudure. Il convient que la source produise un spectre de particules alpha similaire celui rencontr dans le composant r

37、el. 77 Le 238U ou le 232Th sont les sources privilgies pour susciter des erreurs logicielles dans les composs en rsine moule. Les sources utilisant du 241Am et du 210Po peuvent tre utilises comme substitut. 7 7 Les rsultats seront diffrents selon les sources employes, cause des variations spectrales

38、. Les sources de particules alpha disponibles sur le march sont gnralement seulement classes selon leur activit en Ci (plutt que dans une unit privilgie ici, Bq, voir 2.11) et le taux dmission de particules alpha est rarement indiqu. Le dbit dmission ne peut pas tre simplement dtermin par les activits en raison des effets de labsorption des particules alpha dans la source elle-mme et de sa situation. Par exemple, une activit de 1