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PHITSイベントジェネレータ改良による半導体SEU解析への影響

Impact of improvement in event generator mode implemented in PHITS code for analysis of single event upset in semiconductor device

安部 晋一郎; 佐藤 達彦; 小川 達彦

Abe, Shinichiro; Sato, Tatsuhiko; Ogawa, Tatsuhiko

本研究では、PHITSに搭載されたイベントジェネレータモードの改良が、中性子による半導体SEU評価に及ぼす影響を解析した。半導体デバイスに対する放射線影響の1つとして、1つの粒子によって生じるシングルイベント効果がある。デバイスに入射した放射線がノイズ電荷を誘起し、これにより保持データが反転(シングルイベントアップセット, SEU)し、電子機器に一時的な不具合(ソフトエラー)が発生する。地上におけるSEUの主因となる中性子は、核反応を介してデバイスに電荷を付与するため、中性子によるSEUの発生率をシミュレーションで評価する際には核反応モデルの精度が重要となる。核反応モデルの精度検証の結果、イベントジェネレータモードの改良版となるe-mode ver. 2では二次イオンの生成断面積がJENDL-4.0と一致しており、従来版のe-mode ver. 1からの改善が確認された。続いてe-mode ver. 1とver. 2を用いて算出したSEU断面積を比較した結果、両者に有意な差が生じることが判明した。この結果より、e-modeの改良がSEU解析へ及ぼす影響を定量的に明らかにした。

In this study, we have analyzed the impact of the new version of event generator mode (e-mode ver. 2) implemented in PHITS code on evaluations of neutron-induced single event upset (SEU) for semiconductor devices. Single event effect is one of the radiation effects on the semiconductor device. The data stored in the device are flipped by the noise charge created by radiation (so-called SEU), and temporary malfunction is happened in the microelectronic device (so-called soft error). Since neutrons have no charge, they create the noise charge via a nuclear reaction. Therefore the accuracy of the nuclear reaction model is important for validating SEU cross section by simulation. The improvement of e-mode ver. 2 has been validated by comparing the product cross sections of secondary ions with those stored in the JENDL-4.0. From the comparison of SEU cross sections by e-mode ver. 2 with those obtained by e-mode ver. 1 (existing version), it is found that the improvement of e-mode have an impact on the SEU analysis.

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