Impact of irradiation side on neutron-induced single-event upsets in 65-nm Bulk SRAMs

65nm Bulk SRAMにおける中性子起因シングルイベントアップセットに対する照射方向の影響

安部 晋一郎   ; Liao, W.*; 真鍋 征也*; 佐藤 達彦   ; 橋本 昌宜*; 渡辺 幸信*

Abe, Shinichiro; Liao, W.*; Manabe, Seiya*; Sato, Tatsuhiko; Hashimoto, Masanori*; Watanabe, Yukinobu*

二次宇宙線中性子起因シングルイベントアップセット(SEU: Single Event Upset)は、電子機器の深刻な信頼性問題として知られている。中性子照射施設における加速試験はソフトエラー発生率(SER: Soft Error Rate)の迅速な評価に有用だが、実環境におけるSERへの換算や、他の測定データとの比較を行う際には、測定条件に起因する補正が必要となる。本研究では、影響を及ぼす測定条件を明らかにするために、SEU断面積に対する中性子照射方向の影響を調査した。その結果、封止剤側から照射して得られたSERがボード側から照射したときと比べて30-50%高いことが判明した。そのため、測定値を報告する際には中性子の照射方向も明示する必要性があることがわかった。また、この結果は、デバイスを設置する際に封止剤を下に向けることでSERを減らせることを示している。

Single event upsets (SEUs) caused by secondary cosmic-ray neutrons have recognized as a serious reliability problem for microelectronic devices. Acceleration tests at neutron facilities are convenient to validate soft error rates (SERs) quickly, but some corrections caused from measurement conditions are required to derive realistic SERs at actual environment or to compare other measured data. In this study, the effect of irradiation side on neutron-induced SEU cross sections was investigated by performing neutron transport simulation using PHITS. SERs for 65-nm bulk CMOS SRAMs are estimated using the sensitive volume model. It was found from simulation that SERs for the sealant side irradiation are 30-50% larger than those for the board side irradiation. This difference comes from the difference of production yield and angular distribution of secondary H and He ions, which are the main cause of SEUs. Thus the direction of neutron irradiation should be reported when the result of acceleration tests are published. This result also indicates that SERs can be reduced by equipping device with sealant side facing downward.