Measurement of single-event upsets in 65-nm SRAMs under irradiation of spallation neutrons at J-PARC MLF

J-PARC MLFにおける核破砕中性子照射による65nmSRAMのシングルイベントアプセット測定

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

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

半導体デバイスの信頼性の観点から、環境放射線起因ソフトエラーは問題となる。ソフトエラー発生率(SER: Soft Error Rate)を実測的に評価するために、中性子照射施設にてデバイスへの中性子照射測定実験が一般的に行われる。我々はこれまでに大阪大学のRCNPおよび東北大学のCYRICにて、65nmバルクSRAMおよびSOTB SRAMを対象とした中性子照射SER測定実験を行った。本研究では、同じデバイスを用いて、J-PARC MLFにある大強度の核破砕中性子源のBL10でSER測定実験を実施した。その結果、動作電圧を低くした際のSERの増加割合が、他の施設での測定結果と比べて高いことが判明した。PHITSによる解析の結果、入射中性子と保護樹脂に含まれる水素原子との弾性散乱による二次陽子が原因で動作電圧の低い条件下でSERが増加することを明らかにした。

Soft errors induced by terrestrial radiation in semiconductor devices have been of concern from the viewpoint of their reliability. Generally, to evaluate the soft error rates (SERs), neutron irradiation tests are performed at neutron facility. We have performed SER measurement for the 65-nm bulk SRAM and the FDSOI SRAM at RCNP in Osaka University and CYRIC in Tohoku University. In this study, we performed SER measurement for the same devices at BL10 in J-PARC MLF. The increasing rate of SER by reducing the supply voltage at J-PARC BL10 is larger than those obtained at RCNP and CYRIC. From PHITS simulation, the cause of this difference can be explained by the influence of the protons generated by neutron elastic scattering with hydrogen atoms in the package resin.