QJ 10004-2008 宇航用半导体器件总剂量辐照试验方法

中华人民共和国航天行业标准

FL6100QJ10004—2008

宇航用半导体器件总剂量辐照试验方法

Totaldoseradiationtestingmethodofsemiconductordevices

forspaceapplications

2008－02－16发布2008－06－01实施

国防科学技术工业委员会发布

QJ10004—2008

目次

前言..................................................................................................................................................................II

1范围.................................................................................................................................................................1

2规范性引用文件.............................................................................................................................................1

3术语和定义.....................................................................................................................................................1

4一般要求.........................................................................................................................................................2

4.1试验单位要求..............................................................................................................................................2

4.2试验人员要求..............................................................................................................................................2

4.3仪器与设备..................................................................................................................................................2

4.4试验环境要求..............................................................................................................................................2

4.5辐射防护要求..............................................................................................................................................2

4.6试验规范和试验报告..................................................................................................................................2

5试验方法.........................................................................................................................................................2

5.1试验目的.....................................................................................................................................................3

5.2试验设备......................................................................................................................................................3

5.3程序..............................................................................................................................................................3

附录A（资料性附录）宇航用半导体器件电离总剂量辐照试验规范格式..............................................14

附录B（资料性附录）宇航用半导体器件电离总剂量辐照试验报告格式...............................................17

Ⅰ

QJ10004—2008

前言

本标准的附录A、附录B为资料性附录。

本标准由中国航天科技集团公司提出。

本标准由中国航天标准化研究所归口。

本标准起草单位：中国航天科技集团公司第五研究院物资部、中国航天标准化研究所。

本标准主要起草人：于庆奎、唐民、朱恒静、孟猛、管长才、蔡娜、周倜、王敬贤。

II

QJ10004—2008

宇航用半导体器件总剂量辐照试验方法

1范围

本标准规定了采用钴60g射线对宇航用半导体器件（以下简称器件）进行电离总剂量辐照试验

的一般要求和试验程序、方法。

本标准适用宇航用半导体器件辐照评估试验和验证试验。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所

有的修改单（不包含勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的

各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB4792－1984放射卫生防护基本标准

GJB1649－1993电子产品防静电放电控制大纲

GJB2712－1996测量设备的质量保证要求计量确认体系

GJB3756－1999测量不确定度的表示及评定

3术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。

3.1

电离辐射效应ionizingradiationeffects

辐射产生的电荷引起器件电参数的变化。也称为总剂量效应。

3.2

辐照中测试in－fluxtest

在辐照试验过程中，对器件进行电测试。

3.3

非辐照中测试notin－fluxtest

器件不被辐照时，对器件进行电测试。

3.4

移位测试remotetesting

将器件从辐照位置移开后，对器件进行电测试。

3.5

时变效应timedependenceeffects（TDE）

在辐照中及辐照后，因辐射诱生陷阱电荷的生长或退火，引起器件电参数随时间的增加而出现明显

退化。

3.6

低剂量率增强效应enhancedlowdoseratesensitity（ELDRS）

在低剂量率下（小于0.01Gy(Si)/s），器件辐射损伤更严重的效应。

1

QJ10004—2008

3.7

加速退火试验acceleratedannealingtest

利用提高温度加快时变效应（TDE）过程的试验程序。

3.8

参数变化量设计容限parameterdeltadesignmargin（PDDM）

辐射引起电参数变化的设计允许裕度。

注：如果PDDM为2，辐照前后电参数的变化量乘以2，加上辐照前的电参数值，与器件的参数极限值进行比较，

如果超过了参数极限值，则规定器件在此总剂量下失效。

示例：辐照前Ib值为3OnA，200Gy(Si)的总剂量辐照后Ib值变为7OnA，Ib参数变化量为40nA，如果PDDM值为2，

则辐射后Ib为3OnA+2×40nA=110nA，若器件的Ib参数值的极限为l00nA，则判定此器件失效。

3.9

过辐照试验overtest

为了验证器件的抗辐射能力达到规定值，对器件进行超过规定剂量值的辐照。

3.10

辐照评估试验radiationevaluationtest（RET）

以获取器件耐辐射能力为目的的辐照试验。

3.11

辐照验证试验radiationverificationtest（RVT）

以验证器件的抗辐射能力是否达到规定值为目的的辐照试验。

4一般要求

4.1试验单位要求

承担辐照试验的单位应有上级主管部门或本行业相关部门或用户认可的资质。

4.2试验人员要求

试验人员应掌握半导体器件的基础知识，了解辐射效应原理，具有辐照试验经验，并持证上岗。

4.3仪器与设备

所使用的仪器和设备应按照GJB2712－1996中第4章的要求进行校准。

4.4试验环境要求

若无其他规定，所有试验应在下列环境中进行：

a)环境温度：15℃~35℃；

b)静电防护满足GJB1649－1993的规定。

4.5辐射防护要求

试验人员在辐照源的操作应按GB4792－1984中第6章的规定进行。

对暴露于辐射环境的试验设备，必须进行充分的屏蔽，避免辐射损伤。

4.6试验规范和试验报告

试验前应制定试验规范。应有使用方人员参加试验规范的制定。格式参见附录A。

试验后，应编写试验报告，格式参见附录B。

5试验方法

2

QJ10004—2008

5.1试验目的

辐照评估试验的目的：通过辐照试验，了解器件的耐电离辐射能力。

辐照验证试验的目的：通过辐照试验，了解器件的抗辐射能力是否达到规定值。

5.2试验设备

5.2.1辐照源

辐照源为钴60g射线源。辐射场在试验样品辐照面积内的不均匀性小于10%。

5.2.2剂量测量系统

可以是电离室、热释光剂量计或其它的测试系统，测量不确定度小于5%。

5.2.3Pb/Al容器

试验样品和剂量测量系统应放在Pb/Al容器中，以减小低能散射辐射引起的剂量增强效应。容器外

层要求至少为1.5mm厚的铅，内层至少为0.7mm厚的铝。

如果能证明低能散射辐射足够小，不会产生剂量增强效应引起的剂量测定误差，也可不用Pb/Al容器。

5.2.4电学测量设备

所有的电学测量设备应具有满足测量对象要求的稳定性、准确度和分辨率。

5.2.5试验线路板

试验线路板要求如下：

a)要选择对辐射不敏感的器件插座用于试验线路板，器件插座是由不影响辐射场均匀性的材料制

成。试验线路板上除被试器件外的其它元器件要选用对辐射不敏感的器件或对其进行充分的屏

蔽；

b)重复处于辐射场中的仪器设备要进行定期的电性能和物理性能测量，以检查其性能的有效性；

c)除非有特别声明，试验线路板上器件所有输入端及可能影响到器件辐射响应的端子都不得电悬

空；

d)试验线路板的几何设计及元器件的布局应保证待测器件接受到均匀的辐照；

e)整个系统的设计要减少漏电流、防止振荡和电应力损伤；

f)若器件要进行加速退火试验或高温辐照，试验线路板要能承受试验所需的高温，试验线路板在

试验前和试验后都要进行物理性能和电性能的测量。

5.2.6电缆

在辐射场中连接试验电路板到试验装置的电缆，应尽可能短。如果必须使用长电缆，可能需要采用

线驱动器。电缆对地应具有小的电容和低的漏电，并要求在导线之间具有低的漏电、低噪声。

5.2.7环境试验箱

用于加速退火试验的环境试验箱应能将温度保持在规定的温度-5～+5℃范围内。

用于高温辐照的环境试验箱应能对被试器件在辐照期间及升、降温过程中保持规定的偏置，在辐照

时能将被试器件的温度维持在试验规范规定的温度-5～+5℃范围内，并能在20分钟内把器件从室温升高

到辐射的温度，也能够在20分钟内把器件温度从辐射温度降低到室温。温度控制电路应远离辐射场或进

行充分的屏蔽。环境试验箱应采用合适的结构和材料，确保进入到环境试验箱的g射线辐射场的均匀性、

强度满足要求。

5.3程序

5.3.1制定试验规范

3

QJ10004—2008

试验前，应根据试验任务要求和器件的相关辐射效应信息，确定进行辐照评估试验还是辐照验证试验。

在分析已有的相关辐照数据基础上，制定详细辐照试验规范，格式参见附录A。辐照试验规范至少

应包括以下内容：

a)试验目的；

b)器件的类别、名称、型号、封装形式、制造商、样品提供单位及样品数；

c)辐射源的名称；

d)剂量率、总剂量和剂量测量方法；

e)偏置和负载条件；

f)辐照温度，是否需要高温辐照；

g)辐照期间进行电测试的次数，一般应不少于5次；

h)为测试而中断辐照的最长时间；

i)电测试项目和测试条件；

j)辐照前后电参数失效判据；

k)电测试方式（辐照中测试或非辐照中测试），电测试设备名称；

l)室温退火的要求和条件；

m)高温加速退火的要求及条件；

n)剂量率效应的考虑，包括低剂量率增强效应。

5.3.2辐照评估试验程序

5.3.2.1评估程序

辐照评估试验程序见图1。

4

QJ10004—2008

样品选择和处置

按5.3.2.2

剂量率选择和剂量测量

按5.3.2.3和5.3.2.4

电参数测试

按5.3.2.5

辐照到规范规定的剂量

按5.3.2.6、5.3.2.8

辐照后电参数测试

不合格

按5.3.2.7和5.3.2.9

合格

否

达到规范规定的总剂量

室温退火

是

按5.3.2.10

不合格

电参数测试

按5.3.2.11