IEC 60749-44:2016

Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 44: Neutron beam irradiated single event effect (SEE) test method for semiconductor devices

IEC 60749-44:2016 establishes a procedure for measuring the single event effects (SEEs) on high density integrated circuit semiconductor devices including data retention capability of semiconductor devices with memory when subjected to atmospheric neutron radiation produced by cosmic rays. The single event effects sensitivity is measured while the device is irradiated in a neutron beam of known flux. This test method can be applied to any type of integrated circuit.
NOTE 1 - Semiconductor devices under high voltage stress can be subject to single event effects including SEB, single event burnout and SEGR single event gate rupture, for this subject which is not covered in this document, please refer to IEC 62396-4.
NOTE 2 - In addition to the high energy neutrons some devices can have a soft error rate due to low energy (<1 eV) thermal neutrons. For this subject which is not covered in this document, please refer to IEC 62396-5.

Dispositifs à semiconducteurs - Méthodes d'essais mécaniques et climatiques - Partie 44: Méthode d'essai des effets d'un événement isolé (SEE) irradié par un faisceau de neutrons pour des dispositifs à semiconducteurs

L'IEC 60749-44:2016 établit une procédure pour mesurer les effets d'un événement isolé (SEE: Single Event Effect) sur des dispositifs à semiconducteurs pour circuits intégrés haute densité incluant l'aptitude des dispositifs à semiconducteurs à mémoire à conserver les données lorsqu'ils sont soumis à un rayonnement neutronique atmosphérique produit par des rayons cosmiques. La sensibilité des effets d'un événement isolé est mesurée pendant que le dispositif est irradié par un faisceau de neutrons dont le flux est connu. Cette méthode d'essai peut être appliquée à n'importe quel type de circuit intégré.
NOTE 1 - Les dispositifs à semiconducteurs soumis à des contraintes de tension élevée peuvent être sujets aux effets d'un événement isolé, y compris un événement isolé de claquage (SEB: Single Event Burnout) et un événement isolé de claquage de grille (SEGR: Single Event Gate Rupture). Se reporter à l'IEC 62396-4 pour plus d'informations sur ce phénomène qui n'est pas couvert par le présent document.
NOTE 2 - Outre les neutrons d'énergie élevée, certains dispositifs peuvent avoir un taux d'erreurs logicielles en raison des neutrons thermiques de faible énergie (<1 eV). Se reporter à l'IEC 62396-5 pour plus d'informations sur ce phénomène qui n'est pas couvert par le présent document.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 20-Jul-2016
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• ICS: 31.080.01 - Semiconductor devices in general
• Technical Committee: TC 47 - Semiconductor devices
• Drafting Committee: WG 2 - TC 47/WG 2
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 15-Sep-2016
• Completion Date: 21-Jul-2016

Standards Content (Sample)

IEC 60749-44 ®
Edition 1.0 2016-07
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
colour
inside
Semiconductor devices – Mechanical and climatic test methods –
Part 44: Neutron beam irradiated single event effect (SEE) test method for
semiconductor devices
Dispositifs à semiconducteurs – Méthodes d'essais mécaniques et climatiques –
Partie 44: Méthode d'essai des effets d'un événement isolé (SEE) irradié par un
faisceau de neutrons pour des dispositifs à semiconducteurs
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faisceau de neutrons pour des dispositifs à semiconducteurs

INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE
ICS 31.080.01 ISBN 978-2-8322-3541-6

– 2 – IEC 60749-44:2016 © IEC 2016
CONTENTS
FOREWORD . 4
1 Scope . 6
2 Normative references. 6
3 Terms and definitions . 6
4 Test apparatus . 9
4.1 Measurement equipment . 9
4.2 Radiation source . 10
4.3 Test sample . 10
5 Procedure neutron irradiated soft error test . 10
5.1 Surface preparation . 10
5.2 Power supply voltage . 10
5.3 Ambient temperature . 11
5.4 Core cycle time . 11
5.5 Data pattern . 11
5.6 Number of measurement samples . 11
5.7 Calculations for time required in the beam . 11
6 Evaluation . 11
6.1 Measurement and failure rate estimation . 11
6.2 Determination of MCU and MBU cross sections . 12
6.3 Determination of device FIT (event rate) from cross section . 12
7 Summary . 12
Annex A (informative) Additional information for the applicable procurement
specification . 13
A.1 General . 13
A.2 Description of the beam source . 13
A.3 Description of the sample and test vehicle . 13
A.3.1 Sample size . 13
A.3.2 Vehicle description . 13
A.4 Test description . 14
A.5 Test results . 14
Annex B (informative) White neutron test apparatus . 16
Annex C (informative) Failure rate calculation . 18
C.1 An influence of soft error for actual semiconductor devices . 18
C.1.1 General . 18
C.1.2 Duty derating . 18
C.1.3 Utility derating . 18
C.1.4 Critically derating . 19
C.2 Failure rate calculation including derating . 19
Bibliography . 20

Figure B.1 – Typical white neutron spectra with different shield (polyethylene)
thickness . 16
Figure B.2 – Typical neutron spectrum . 17
Figure B.3 – Comparison of LANSCE (WNR) and TRIUMF neutron spectra with
terrestrial neutron spectrum . 17

Figure C.1 – Schematic image of duty derating . 18
Figure C.2 – Schematic image of memory effective area for utility derating . 19

– 4 – IEC 60749-44:2016 © IEC 2016
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
SEMICONDUCTOR DEVICES –
MECHANICAL AND CLIMATIC TEST METHODS –

Part 44: Neutron beam irradiated single event effect (SEE)
test method for semiconductor devices

FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications,
Technical Reports, Publicly Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as “IEC
Publication(s)”). Their preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested
in the subject dealt with may participate in this preparatory work. International, governmental and non-
governmental organizations liaising with the IEC also participate in this preparation. IEC collaborates closely
with the International Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by
agreement between the two organizations.
2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international
consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all
interested IEC National Committees.
3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National
Committees in that sense. While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC
Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any
misinterpretation by any end user.
4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications
transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications. Any divergence
between any IEC Publication and the corresponding nati
...