JPS62280700A

JPS62280700A - 放射線耐量測定装置

Info

Publication number: JPS62280700A
Application number: JP12334286A
Authority: JP
Inventors: 邦夫松本; 清松井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-05-30
Filing date: 1986-05-30
Publication date: 1987-12-05
Also published as: JPH0558520B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】五　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測定装置に係り、特に、半導体装
置の耐放射線耐量を測定するのに好適な測定装置に関す
る。

〔従来の技術〕

半導体装置は年々高集精化、高速化が図られ、その記憶
保持電荷量や動作電流及び電圧等が減少する傾向にある
。しかし、このことは半導体装置自身の放射線耐量の低
下を招く恐れがあり、半導体装置メーカはこれを回避す
るため、様々な手段を取っている。たとえば、低α線放
射パッケージ材の開発やα線保護膜の塗付などである。

また、半導体装置を構成する素子構造の改良研究も盛ん
である。これとあいまって半導体装置の放射線耐量測定
装置の精度向上及び多機能化が図られてきている。

たとえば、特開昭５６−４８１４６号では、照射放射線
エネルギーを容易に可変設定できることを目的とし、放
射線源と被測定半導体との間に異なる複数のエネルギー
減衰フィルタを着脱自在に保持し、全体を真空室内に配
置するようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

半導体装置の放射線耐量は照射された放射線スペクトル
分布に依存する。従って、放射線耐量を精度良く測定す
るには、所望のスペクトル分布を有する放射線を半導体
装置に照射する必要がある。

上記従来技術は、放射線源から放射される放射線源特有
のスペクトル分布を有する放射線を、フィルタを用いて
そのスペクトル分布を変えてから半導体装置に照射する
ものであるが、放射線源からの放射線スペクトル分布を
どの様にして所望のスペクトル分布の放射線に変えるか
については述べていない。

本発明の目的は、半導体装置に照射する所望の放射線ス
ペクトル分布を設定したとき、このスペクトル分布に近
似するように放射線源とフィルタとの組合せを決定して
放射線照射試験を行なう半導体装置の測定装置を提供す
ることＫある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明では、放射線源として
１つあるいは異なる複数の放射線源を用意シ、エネルギ
ー減衰フィルタとしてエネルギー減衰量が異なる複数の
フィルタを用意し、前記放射線源および／または前記フ
ィルタの切替手段と、所望の放射線スペクトル分布を設
定入力する入力手段と、前記各フィルタを通した後の前
記各放射線源からの減衰放射線スペクトル分布群データ
を記憶するメモリ手段と、該メモリ手段内の記憶データ
を、前記入力手段から入力された所望のスペクトル分布
を近似するように合成し、該合成に用いた各記憶データ
のスペクトル分布を有する放射線を順次被測定半導体装
置に照射させる制御信号を前記切替手段に送出する合成
制御手段とを設けることを特徴とする。

〔作用〕

任意の所望スペクトル分布を入力手段から入力すると、
合成制御手段は記憶データを合成して該所望スペクトル
分布に近似できる記憶データの組合せを決定すると共に
制御信号を切替手段に送出する。切替手段は、制御信号
の指示により放射線源とフィルタの組合せを順次切替保
持する。これにより、被測定半導体装置には前記所望ス
ペクトル分布の放射線が照射されたことになる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。な
お実施例ではα線を対象放射線とした。

第１図は本発明の一実施例に係る半導体装置の測定装置
の構成図である。第１図において、符号１は被測定半導
体装置、符号２は被測定半導体装置１のソケット、符号
３は誤動作検出器、符号４は放射線検出器、符号５は放
射線波高分析器、符号６は放射線スペクトル合成制御手
段、符号７は印加放射線スペクトル分布入力手段、符号
８はエネルギー減衰フィルタ切替手段、符号９は厚さｄ
、。

ｄ２．・・・、ｄ、の異なる有機薄膜で作られたエネル
ギー減衰フィルタ、符号１０は放射線源切替手段、符号
Ｒ１，Ｒ２，・・・、Ｒｔは異なるα線源、符号１１は
スリット、符号１２は真空室を示す。

先ず最初に、放射線源が１つの場合について説明する。

放射線検出器４をスリット１１の真下に位置させ、放射
線源からの放射線を放射線検出器４と放射線波高分析器
５で検出する。そして、検出された放射線エネルギーＥ
についてのスペクトル分布Ｎ、、）ｎ　（ｎは実測点を
示す添字）から、放射線スペクトル合成制御手段６によ
り、最小二乗法を用い、次式（１）で表わされる正規分
布の線形結合関数、Ｎ。

（第２図（ａ）参照）で近似する。

ただし、ｑは線形結合される正規分布の数であシ、アメ
リシウムのα線源ではｑ＝１、ラジウムのα線源ではｑ
＝４とすると良い近似が得られる。また、ＡＯｓ　ｌ　
”Ｏｓ　＋σ、は各正規分布の線形結合係数、中心値、
標本偏差を表わしている。

次に、合成制御手段６は、エネルギー減衰フィルタ９の
各厚さｄｌ・ｄｌ、・・・、６１部分で夫々減衰を受け
たときの減衰放射線スペクトル分布関数Ｎ、＋　Ｎ２＊
・・・、Ｎ、（第２図（ｂ）参照）を計算する。

α線など重荷電粒子は電離作用が大きく、ある物質中に
侵入すると、その物質への電離作用により、重荷電粒子
自身のエネルギーが減衰し、ついには消滅する。初期だ
重荷電粒子が持っていたエネルギーをＥとし、物質中に
侵入して重荷電粒子が消滅するまでに進んだ距離を飛程
Ｒとすると、一般に両者は次の第（２）式、第３図の関
係にある。

Ｒ＝　ｆ　（Ｅ）　　　　　　　　　　　　　　　・・
・（２）エネルギー減衰フィルタは飛程Ｒに較べてその
各厚さｄ、　、　ｄｌ、・・・、ｄ、を小さくシ、適当
にエネルギーが減衰した重荷電粒子Ｅ′を得ようとする
ものである。

第４図はこれをエネルギー分布関数に適用したときの説
明図であるが、初期のエネルギー分布関数をＮ。（Ｅ）
、厚さｄｉのエネルギー減衰フィルタ通過後の減衰エネ
ルギー分布関数をＮ、（Ｅ）とすると・・・・・・（３
）の関係がある。

すなわち、エネルギー減衰フィルタの材質やその厚さを
適当に変えれば、異なる複数の減衰特性が得られ、これ
らに対応する減衰放射線スペクトル分布群Ｎ１．　Ｎ２
．・・・、Ｎ、を（３）式から計算できる。例えば、合
成制御手段６内のメモリに減衰フィルタ゛　９の各厚さ
部分の減衰特性を記憶させておき、波高分析器５から入
力してきた測定値Ｎ。ｎをもとに分布関数Ｎ。を求めた
とき、該分布関数Ｎ。と前記減衰特性とにより減衰放射
線スペクトル群Ｎ、、Ｎ２゜・・・、Ｎ、を算出する。

そして、この算出結果も上記メモリに記憶させておく。

被試験半導体装置に照射する所望のスペクトル分布を入
力手段７で設定すると、合成制御手段６は、上述した減
衰放射線スペクトル分布群Ｎ、Ｉ　Ｎ２１・・・、Ｎ、
から所望の印加放射線スペクトル分布Ｎ。

（第２図（Ｃ））を合成するための合成比に、　、　ｋ
２．・・・。

ｋ、を計算する。

これは次式で近似できる。

Ｎ＊（Ｅ）＃　ｋ、Ｎ＋　（Ｅ）”　ｋ２　Ｎ２　（Ｅ
）＋・・・十に、Ｎ、（ｇ）　　　　・・・（４）さら
に、適当に小さく分割したエネルギーＥ、、Ｅ２゜・・
・Ｉ　］ＥＴ毎に（４）式をあてはめ（５）式を得る。

Ｎ、（Ｅ、）＝に、Ｎ、（Ｅ、）＋に２Ｎ２（Ｅ、）＋
・曲・＋に、Ｎ、（Ｅ、）ｌ−ξ。

Ｎ、　（Ｅ２）　＝＝　ｋ、　Ｎ、　（Ｅ、、　’ｌ　
＋　ｋ２Ｎ　２（Ｅ２）　＋・曲・＋に、Ｎ、（１２）
−Ｍ２Ｎ、　（Ｅ、　）＝に、　Ｎ、　（Ｂ、　）　＋
に２Ｎ２（ｇ、　）　＋・曲−＋に、Ｎ、Ｃｗ、　）＋
ｇ。

・・・・・・（５）（５）式において、ε１．ε２．・・・μ、は各エネル
ギー毎の近似誤差であシ、一般に最小二乗法の考えに従
いこれらの二乗和３ε２が最小となるように合成−１ｊ比に、　、　ｋ２．・・・、に、を決定すればよい。す
なわち、Ｎ、を目的変数、Ｎ、＋　Ｎ２　＋・・・、Ｎ
、を説明変数とする重回帰分析法でに、　、　ｋ２．・
・・、に、を求めることができる。

ただし１、偏回帰係数が負の場合はその説明変数として
の減衰放射線スペクトル分布を使用しない。

この様に合成制御手段６が合成比に、、に２．・・・、
ｋ。

を決定すると、フィルタ切替手段８に制−信号が送られ
、合成比に応じた時間割合１．．１２．・・・、ｔ。

（第２図（ｄ））で対応する減衰フィルタ厚部分を切替
保持する。この結果、スリット１１の真下立置に置かれ
た半導体装置１に、所望のスペクトル分布に近似するス
ペクトル分布のα線が照射される。

次に、α線源を２つ用いた場合の実施例を説明する。本
実施例では、α線源として市販のアメリシウムＡ、及び
ラジウムＲ１の密封型α線源Ｒ，，Ｒ２を用い、エネル
ギー減衰フィルタとしては膜厚ｄ、＝０　、　ｄ２＝５
　、ｄ、＝１０　、ｄ４＝１５　、ｄ５＝２０　、ｄ６
＝２５　。

ｄ、＝３０　、　ｄ８＝３５　、　ｄ、＝４０　、　ｄ
、。＝４５μｍ　　の有機薄膜を使用する。

まず、アメリシウム丸及びラジウムＲ１のα線スペクト
ル分布Ｎ。、、を放射線検出器４及び放射線波高分析器
５で夫々測定する。測定値Ｎ。、ｌを第５図（ａ）及び
第６図（ａ）に示す。次にこれらを正規分布の線形結合
関数Ｎ。で近似する。第５図（ｂ）及び第６図（ｂ）は
各線源Ｒ１，Ｒ２についての近似関数グラフである。ア
メリシウムＡ、では１つの正規分布、（Ａｏ、＝４．Ｏ
Ｏ、σ、＝α２０　、　Ｅｏ、＝４．ＯＡ　）で近似さ
れ、ラジウムＲ１では４つの正規分布の線形結合、で近似される。

次に、異なる厚さｄ、　、ｄ２．・・・Ｉｄｌｏのエネ
ルギー減衰フィルタ９での各線源Ｒ１１Ｒ２に対する減
衰α線スペクトル分布群を計算する。

ここで用いた有機薄膜エネルギー減衰フィルタ９の具体
的なエネルギーＥと飛程Ｒの関係は（８）式％式％本実施例では、ξ＝１６．η＝１．６１である。

初期のスペクトル分布関数Ｎ。（Ｅ）　　を第１式で表
わされる正規分布の線形結合関数とし、（３）　、　（
８）式を考慮すると減衰後のスペクトル分布関数は次の
（９）式となる。

この（９）式により、異なる厚さｄ、、ｄ２．・・・１
ｄ１０のエネルギー減衰フィルタ９での各線源Ｒ，，Ｒ
２に対する減衰α線スペクトル分布群は、第７図に示す
ようになる。なお、第７図において、減衰α線スペクト
ル分布群を構成する１８個の分布に付したＮ１の添字１
は、α線源とフィルタとの組合せを示すものとする。

例えば、第８図に示すようなセラミック製パッケージ材
から放射されるα線による影響を調べたい場合、該α線
のスペクトル分布情報Ｎ、を入力手段７から入力する。

合成制御手段６は、エネルギー間隔ΔＥ＝αｏ１（Ｍａ
ｃ）毎にＮ、（ｒｇ）、Ｎｔ（ｇ、）。

Ｎ２（町）・・・Ｎ、８（Ｅ、）を求め、り５）式に従
い、Ｎ、を目的変数、Ｎ、、Ｎ２．・・・＋ＮＩＢｔ−
説明変数として重回帰分析を行う。もし、ここで負の偏
回帰係数が得られたならば、対応する減衰α線スペクト
ル分布を説明変数から除き再び重回帰分析を行う。こう
して得られる本実施例の偏回滞係数、すなわちα線スペ
クトル合成比に１を第９図に示す。

合成制御手段６は、この合成比に、　、に２．・・・、
に、８を算出すると、制御信号を切替手段１０．８に送
出し、該合成比に、に比例した時間割合で対応する減衰
α線スペクトル分布Ｎ１を得るα線源Ｒ１，Ｒ２（アメ
リシウムＡｌｌ、ラジウムＲ１）と有機薄膜エネルギー
減衰フィルタ９の異なる厚さｄ、　、ｄ２．・・・１ｄ
１０とを選択保持する。

この結果、スリット１１の真下立置に置かれた半導体装
置１が受けるα線のスペクトル分布仝は。

第１０図に示すように、入力手段７で設定した所望のス
ペクトル分布Ｎ、（第８図）に近似し、半導体装置１の
正確な測定データが得られる。放射線源の糧類を更に多
くし、各々の放射線源から得られる減衰放射線スペクト
ル分布群の数を増やせば、それだけ前述した説明変数の
数が増えて合成スペクトル分布の近似精度がよくなり、
半導体装ｌｔ１のより精度の高いデータを得ることがで
きる。

同、一旦、減衰放射線スペクトル分布Ｎｉを算出してこ
れをメモリ内に格納しておけば、同じ放射線源及びフィ
ルタを使用する限シメモリ内のデータＮ１を用いること
ができ、測定毎にデータＮｉを算出する必要がないこと
はいうまでもない。また、実施例においてはα線を対象
放射線としたが、本発明は他の放射線にも同様の考え方
が適用でき、パッケージ材から放出されるα線のみなら
ず、原子炉施設、航空機、ロケット、宇宙施設など種々
の放射線被爆環境を想定した半導体装置の放射線耐量評
価に適用できることもいうまでもない。

〔発明の効果〕以上述べたようＫ、本発明によれば、種々異なる任意の
印加放射線スペクトル分布Ｎ、と相似な合成放射線スペ
クトル分布谷を合理的に得ることができ、半導体装置の
幅広い使用状況に対応できる汎用性の高い放射線誤動作
測定装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る半導体装置の測定装置
の構成図、第２図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）　、
　（ｄ）は放射線スペクトル分布の合成手順を示す概念
図、第３図はエネルギー減衰フィルタ特性図、第４図は
放射線スペクトル分布推移図、第５図（ａ）及び第６図
（、）はアメリシウムＡ、及びラジウムＲ１のα線スペ
クトル分布測定データグラフ、第５図（ｂ）及び第６図
（ｂ）はアメリシウムＡ、及びラジウムＲ１のα線スペ
クトル分布の近似関数グラフ、第７図は減衰α線スペク
トル分布群説明図、第８図は印加α線スペクトル分布図
、第９図はα線スペクトル分布合成比のグラフ、＠１０
図は合成α線スペクトル分布図である。１・・・被測定半導体装置４・・・放射線検出器５・・・放射線波高分析器６・・・放射線スペクトル合成制御手段７・・・印加放
射線スペクトル分布入力手段８・・・エネルギー減衰フ
ィルタ切替手段９・・・エネルギー減衰フィルタ１ａ・・・放射線源切替手段Ｒ，、Ｒ２，・・・、Ｒｔ・・・α線源。

Claims

【特許請求の範囲】１、真空室内に設置された放射線源からの放射線を、エ
ネルギー減衰フィルターを介在させ若しくは介在させず
に試料に照射する放射線耐量測定装置において、少くとも１つの放射線源と、減衰量零を含む少くとも１つのエネルギー減衰フィルタ
と、前記放射線源並びに前記フィルタ各々の切替手段と、前記放射線源から前記フィルタを通過した後の減衰放射
線スペクトル分布データを記憶するメモリー回路と、所
望のスペクトル分布を設定する基準回路とを有し、該基
準回路の信号に従い、前記メモリー回路の信号に基づい
て、前記切替手段を制御する制御手段とを設けたことを
特徴とする放射線耐量測定装置。２、特許請求の範囲第１項記載の放射線耐量測定装置に
おいて、前記メモリー回路の信号は、真空室内に設けられた放射
線検出器並びに波高分析器及び前記制御手段により合成
されたことを特徴とする放射線耐量測定装置。