Impact of hydrided and non-hydrided materials near transistors on neutron-induced single event upsets

トランジスタ近傍の水素化物の有無による中性子起因シングルイベントアップセットへの影響

安部 晋一郎   ; 佐藤 達彦   ; 黒田 順也*; 真鍋 征也*; 渡辺 幸信*; Liao, W.*; 伊東 功次郎*; 橋本 昌宜*; 原田 正英   ; 及川 健一   ; 三宅 康博*

Abe, Shinichiro; Sato, Tatsuhiko; Kuroda, Junya*; Manabe, Seiya*; Watanabe, Yukinobu*; Liao, W.*; Ito, Kojiro*; Hashimoto, Masanori*; Harada, Masahide; Oikawa, Kenichi; Miyake, Yasuhiro*

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、地上において電子機器の深刻な問題を生じる可能性のある事象として知られている。これまでの研究で、水素化物と中性子との弾性散乱により、前方に水素イオンが放出されるため、メモリ前方にある水素化物がSEUの発生確率の指標となるSEU断面積に影響を与えることを明らかにした。本研究では、トランジスタ近傍の構造物がSEU断面積に及ぼす影響を調査した。その結果、数MeVの領域におけるSEU断面積の変化は構造物の厚さおよび位置によって決まることを明らかにした。また、シミュレーションにおいてトランジスタ近傍の構造物を考慮することにより、J-PARC BL10の測定値をより良く再現できるようになった。さらに、構造物を考慮した計算シミュレーションにより、トランジスタ近傍の構造物は地上環境におけるソフトエラー率に有意な影響を持つことを明らかにした。

Single event upsets (SEUs) caused by neutrons have been recognized as a serious reliability problem for microelectronic devices on the ground level. In our previous work, it was found that hydride placed in front of the memory chip has considerably impact on SEU cross sections because H ions generated via elastic scattering of neutrons with hydrogen atoms are only emitted in a forward direction. In this study, the effect of components neighboring transistors on neutron-induced SEUs was investigated for 65-nm bulk SRAMs by using PHITS. It was found that the shape of the SEU cross section around few MeV comes from the thickness and the position of components placed in front of transistors when that components do not contains hydrogen atoms. By considering components adjoin memory cells in the test board used in the simulation, measured data at J-PARC BL10 were reproduced well. In addition, it was found that the effect of components neighboring transistors on neutron-induced SERs does not negligible in terrestrial environment.