为了评估关键参数的变化，必须充分理解电子组件在电离辐射环境下，因介电电荷积聚（Trapped Charge）所产生的失效机制。当组件暴露于累积效应明显的X-ray时，其内部的关键电性参数可能发生变化，导致潜在的失效风险。因此，辐射评估是确保半导体组件可靠性的重要环节，能帮助工程师判断其抗辐射能力与安全范围。

不同材料的辐射吸收速率不同，因此对电子组件的影响程度也会有所差异。当 IC 暴露在 X-ray环境下，吸收的能量会沉积形成寄生辐射剂量（TID），而这种累积效应可能会导致不可逆的电气失效(表１)。

X-ray成像技术广泛应用于IC和组件的封装验证，特别适用于内部结构缺陷的发现，与可观察表面缺陷的光学验证技术相辅相成。X-ray成像技术可在IC 运输过程的影像扫描、焊点检测、材料分析等应用中发挥关键作用。然而，这些验测过程亦会让 IC 曝露于 X-ray辐射，累积一定的总电离剂量 (TID)，可能影响其电性特性。图1显示了X-ray系统的基本架构。

当高速电子束或离子束撞击金属靶材 (如钨) 时，会产生 X-ray光子。这些光子来自于：

1. 轫致辐射 (Bremsstrahlung Radiation)：
   入射电子因受原子核电场影响而减速，发射出连续光谱的 X-ray。
2. 特征辐射 (Characteristic Radiation) ：
   入射电子与靶材内层电子(壳)层发生碰撞，产生离散特征能量的X- ray。

当 X-ray穿透并围绕样品时，侦测器会接收来自不同材料的吸收与散射讯号，形成阴影影像 (Radiographic Image)。影像的明暗对比取决于材料的 X-ray吸收率，吸收率低的区域显示较亮，吸收率高的区域则较暗。不同的 X-ray系统参数亦会影响影像质量与 IC 所承受的辐射剂量，以2D X-ray和3D X-ray两种分析为例，前者为单一角度成像，剂量较低，但可能受多层结构遮蔽影响；后者透过多角度扫描重建 3D 影像，可减少结构遮蔽效应，提高验证准确性，但也因此增加辐射剂量。

针对功能性 IC 的辐射影响分析，表 2 定义了不同设定下的临界最大剂量 (Critical Maximum Dose)。为确保 IC 在 X-ray 检测过程中不会超过 TID 极限值，透过适当调整 X-ray 系统参数 (如降低电压、缩短曝光时间、选择合适的扫描方式)，皆可有效降低辐射剂量，并减少 IC 因验证而导致的电性劣化风险。

X-ray剂量仪这么多种，我们该如何选择呢？为达成精准测量X-ray剂量的目的，需要X-ray检测系统来产生稳定的辐射，以及X-ray剂量仪来精确测量剂量率。应选择符合关键参数的X-ray系统来仿真典型的X-ray检测条件。表 3 显示剂量仪的类型。

游离腔和基于半导体的剂量仪为主动设备，可测量辐射引起的电流，因此能实时读取剂量。而基于发光的剂量仪则是被动设备，会将剂量储存于设备中，需要经过温度或光的后处理才能测量剂量，且照射后无法立即读取数据。因此，使用以发光为基础的剂量仪时，建议在常温和正常自然条件下储存，保护其免受高温和紫外线影响，并减少储存与运输时间，因为这些因素皆会影响剂量的准确度。若已知环境条件会影响剂量仪反应，则应对测量结果进行校正。额外的参考剂量计可用来监测由于不必要或杂散效应所产生的剂量，并将其从 X-ray校准所用剂量计的读数中扣除。同时，应考虑能量范围内的读取器校准。ISO/ASTM 51956 标准，例如：《练习辐射加工使用热释光剂量测定系统 （TLD系统）》，可作为指导方针。

图二为X-ray总电离剂量 (TID) 测试流程示意图。可以执行两种特征分析模式，并记录在摘要报告中。第一个是超出供货商极限值的特征，第二个是失效极限值的特征。

1. 供货商极限值：
   这是供货商设立的一个辐射剂量的最大限度，指的是组件在接受 X-ray辐射的过程中能够承受的最大剂量。在这一过程中，测试会根据预期的最严重辐射情况来设定测试参数。如果在测试中需要返工或进行进一步检查，这段时间的曝露时间也必须计算在内，不能超过设定的供货商极限。
2. 失效极限值：
   这是指在经受辐射后，组件可能会出现失效的最大辐射剂量。透过对组件的测试，根据「第一个失效参数」来判定，这有助于确定组件在最大辐射剂量下是否仍能正常运作。

X-ray辐射总电离剂量 (TID) 测试的最终报告必须从典型批次的样品中随机选择若干样品，并包含未遭受辐射的对照样品。最终报告应包含以下内容：

1. X-ray系统描述，包括：
   (1) 设备、供货商、型号、X-ray靶材类型
   (2) X-ray的设定和剂量率
   (3) 如果使用滤光片，滤光片的材料与厚度
   (4) X-ray灯管与测试元器件之间的距离
   (5) 相对于X-ray源的方向
2. X-ray剂量仪的描述：
   包括供货商、型号、剂量率测量范围，以及精度范围的对应公差。
3. 元器件的描述：
   包括工艺节点 (电子元器件之特征)、产品名称、批号、日期代码等。
4. 封装类型和热界面材料类型 (如果有)：
   如果为非封装单元（裸芯片或晶圆级）或无盖/封装已开盖(解封装)，则应注明。
5. 已测试的元器件总数：
   包括对照 (未遭受辐射) 的元器件数量。
6. 电气测试所使用的环境温度。
7. 在描述时间效应的影响的情况下，曝露与读出之间的时间间隔与退火条件。
8. 每个测试元器件遭受辐射的X-ray总剂量：
   (1) 空气中的剂量。
   (2) 材料中的剂量 (如适用)。
   (3) 从空气到材料的剂量转换因子 (如适用)。
   (4) 特征模式：失效极限值或供货商极限值。
9. 电气测试的结果。