Critical charge dependence of correlation of different neutron sources for soft error testing

SER試験のための異なる中性子源の相関関係における臨界電荷量依存性

森 博子*; 上村 大樹*; 松山 英也*; 安部 晋一郎   ; 渡辺 幸信*

Mori, Hiroko*; Uemura, Taiki*; Matsuyama, Hideya*; Abe, Shinichiro; Watanabe, Yukinobu*

地上で半導体デバイスに二次宇宙線中性子が入射したことで付与された電荷が、ある閾値以上記憶ノードに収集されると保持データの反転が起こり、ソフトエラーと呼ばれる電子機器に誤動作が生じる。機器の誤動作は甚大な人的・経済的被害に繋がる恐れがあるため、電子機器の防護も重要な課題となっている。二次宇宙線中性子に起因するソフトエラー発生率(SER: Soft Error Rate)を実験的に評価する場合、中性子照射が可能な加速器施設を利用した試験が行われる。照射する中性子スペクトルは施設ごとに異なるため、測定結果を実環境におけるSERへ換算する必要がある。本研究では、様々な中性子照射施設で評価したSERと、JEDECにより報告されている実環境中性子スペクトルによるSERとの比(SER比)に、臨界電荷量依存性を考慮した換算手法を提案する。ここで、SER比はPHITSコードをリンクしたマルチスケールモンテカルロシミュレーション手法PHYSERDを用いて計算したSEU断面積と、各試験施設およびJEDECの中性子スペクトルを用いて算出した。3つの中性子照射施設で試験して得られたSER値を本手法で換算した結果、各SER値の偏差は5%以内となった。

Terrestrial neutron-induced soft error has been recognized as a serious reliability problem for microelectronics. An irradiation testing with spallation neutron beam is suitable for evaluation of terrestrial neutron induced soft error rate (SER). The SER measured in neutron irradiation facility is necessary to compensate since neutron beam spectra obtained each facility is different from terrestrial neutron spectrum reported by JEDEC. We provide SER ratio between JEDEC's and facility's as a function of critical charge so as to compensate SER in various devices. The SER ratio was derived from single event upset (SEU) cross-section calculated by a multi-scale Monte Carlo simulation code system PHYSERD (PHits-HYenexss integrated code System for Effects of Radiation on Device). We performed SER testing using spallation neutron beam at three facilities. The deviation among measured SERs compensated by the SER ratio is less than 5%.