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論文

Consideration of single-event gate rupture mechanism in power MOSFET

久保山 智司*; 水田 栄一*; 池田 直美*; 阿部 浩之; 大島 武; 田村 高志*

Proceedings of 10th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-10) (Internet), p.138 - 141, 2012/12

パワーMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor)では、シングルイベントゲートラプチャー現象と呼ばれるデバイス中のゲート酸化膜が破壊を起こす現象が発生する。この現象によって引き起こされる故障モードは、宇宙放射線環境で使用される装置に重大なダメージを及ぼすためその発生メカニズム解明と対策が強く要求されている。今回、異なる構造を持つMOSFETを作製し、315MeV-Krイオン照射を行った。その結果ゲート酸化膜端にイオンがヒットした場合、発生するホットキャリアが基板内の電界を変化させソースとドレインが短絡して電流が増幅する新たな発生モードを観測した。

論文

Characterization of microdose damage caused by single heavy ion observed in trench type power MOSFETs

久保山 智司*; 丸 明史*; 池田 直美*; 平尾 敏雄; 田村 高志*

IEEE Transactions on Nuclear Science, 57(6), p.3257 - 3261, 2010/12

 被引用回数:15 パーセンタイル:24.12(Engineering, Electrical & Electronic)

パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)は人工衛星等の電源機器を構成するうえで不可欠な電子デバイスである。最近のLSIの高集積化によって3.3V以下の低電圧電源が必要となっており、現在、この電圧範囲でより高効率な動作が可能なトレンチ型パワーMOSFETの宇宙適用が検討されている。トレンチ型パワーMOSFETでは、単発の重イオン入射によって特性が大きく劣化する現象が発見されているが、カクテルイオンを用いた照射試験を行い、パワーMOSFETの閾値電圧の変化を解析した結果、この現象が微細領域におけるトータルドーズ効果の結果として発生することが明らかとなった。

論文

Characterization of microdose damage caused by single heavy ion observed in trench type power MOSFETs

池田 直美*; 久保山 智司*; 丸 明史*; 平尾 敏雄; 阿部 浩之; 田村 高志*

Proceedings of 9th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-9), p.163 - 166, 2010/10

トレンチ構造パワーMOSFETは従来構造品よりも高性能であるが、1粒子の重イオンの入射によりマイクロドーズ効果に起因する大きな劣化がみられる。本研究では、重イオン照射実験を行ってマイクロドーズ効果を測定し、劣化を特徴付ける実験的パラメータを抽出した。マイクロドーズ効果は、溝型ゲートの壁面付近に壁面に沿って垂直にイオンが入射した際に影響が最大となることが判明した。複数の重イオンの垂直入射を行った試験データから、イオンの軌跡に沿って発生するマイクロドーズの影響範囲(等価的な幅及び長さ)及び等価ドーズ量を抽出することに成功した。その結果、イオンのLETが大きくなるとマイクロドーズ効果が影響を及ぼす等価長さがゲート酸化膜厚に近づき、1イオン粒子で大きな劣化が引き起こされることが判明した。また、これらのパラメータはシリコンの物性パラメータを用いてシミュレーションしたドーズプロファイルの結果とほぼ一致することがわかった。

論文

Dissemination of information on the results of R&D through the JAEA Library

池田 貴儀; 權田 真幸; 野澤 隆; 板橋 慶造; 海老澤 直美*

Proceedings of 11th International Conference on Grey Literature (GL-11), p.111 - 117, 2009/12

日本原子力研究開発機構では研究開発成果抄録集(JAEA-Abstracts)及び研究開発成果検索・閲覧システム(JOPSS)によって研究開発成果の普及を行っている。研究開発報告書類は一般にテクニカルレポートと呼ばれる灰色文献であり、その情報流通性の低さが弱点であると言われてきた。しかし、研究技術情報部ではインターネットを活用して研究開発報告書類の全文を含む研究成果情報を発信することにより、研究開発報告書類の利点を維持しつつ情報流通性を高めてきた。本発表ではJAEA図書館による研究開発成果の普及の取り組みについて紹介する。

論文

原子力機構研究開発成果管理システムの構築・改良; 外国人研究者にも使いやすいシステムを目指して

權田 真幸; 池田 貴儀; 海老澤 直美*; 野澤 隆

第5回情報プロフェッショナルシンポジウム(INFOPRO 2008)予稿集, p.125 - 129, 2008/11

日本原子力研究開発機構では、「研究開発成果管理システム」を用いて、研究開発成果情報を管理している。「研究開発成果管理システム」は原子力機構の前身である日本原子力研究所と核燃料サイクル開発機構がそれぞれ運用していた同様のシステムを統合し、構築したものである。原子力機構の研究者・技術者によって「研究開発成果管理システム」にイントラネット経由で入力された研究開発成果情報は図書館を運営する研究技術情報部により管理され、研究開発成果管理や研究開発成果情報発信に活用している。本発表では、前身の二法人で蓄積してきたデータベースの統合,外国人研究者に対応した英語版インターフェイスの提供など、「研究開発成果管理システム」の構築・改良を中心に、その概要や今後の展望について述べる。

論文

「JAEA Abstracts」と「JOPSS」; 機関リポジトリの先駆け

權田 真幸; 池田 貴儀; 海老澤 直美*

専門図書館, (228), p.26 - 32, 2008/03

AA2007-0138.pdf:2.36MB

日本原子力研究開発機構(原子力機構)は今日のように機関リポジトリが台頭する前から、インターネットを通じて研究開発成果を発信している。現在は「JAEA Abstracts」(研究開発成果抄録集)と「JOPSS」(JAEA Originated Papers Searching System、研究開発成果検索・閲覧システム)の2つのシステムを公開しており、図書館が運営している。本稿では、機関リポジトリの先例として、原子力機構図書館における研究開発成果発信の歴史を振り返るとともに、その現状と直面する課題を紹介する。

論文

Bulk damage observed in recent LSI devices

新藤 浩之*; 久保山 智司*; 池田 直美*; 大友 洋光*; 島田 修*; 平尾 敏雄; 松田 純夫*

Proceedings of 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.63 - 66, 2004/10

最先端LSIにおいて単一プロトンが入射することにより形成されるバルク損傷が引き起こす新たなエラーの発生についてその観測と評価を実施した。対象とした素子は256MbitSDRAM及び16MbitSRAMである。これらの素子に対してプロトン照射を実施し、データ保持能力が照射前後でどの程度変化するのか測定した。その結果、従来知られているトータルドーズ効果等では説明できない新たな特性劣化現象を見いだした。この現象は動作温度にも大きく依存し、特に50$$^{circ}$$C以上の高温で動作させた場合、仕様で保証された以下に特性が劣化することが確認された。

論文

Improved model for single-event burnout mechanism

久保山 智司*; 池田 直美*; 平尾 敏雄; 松田 純夫*

Proceedings of 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.165 - 168, 2004/10

パワーMOSFET及びバイポーラトランジスタの破損を引き起こすシングルイベントバーンアウト現象はこれまでデバイスシミュレータで再現することが困難であり、その詳細な発生メカニズムは完全には理解されていなかった。われわれは、重イオンの飛跡に沿って発生するプラズマコラム中ではキャリア及びフォノンが高密度で存在することから、通常よりも高い頻度でバンド間トンネリングが発生すると仮定することにより、実験で得られたデータとよく一致するシミュレーション結果を得た。本ワークショップではシングルイベントバーンアウトのモデル開発について報告し、議論する。

論文

Bulk damage caused by single protons in SDRAMs

新藤 浩之*; 久保山 智司*; 池田 直美*; 平尾 敏雄; 松田 純夫*

IEEE Transactions on Nuclear Science, 50(6, Part1), p.1839 - 1845, 2003/12

 被引用回数:13 パーセンタイル:32.98(Engineering, Electrical & Electronic)

シングルイオンやプロトンによるバルク損傷は高集積のICで非常に問題となっている。本研究では、256MbitのSDRAMにおけるバルク損傷について報告する。実験は、プロトン60MeV及びXe 2.3GeVを、構造の異なるSDRAMに照射した。測定は、SDRAMのリフレッシュレートをさまざまに変化させた状態で、故障数をカウントすることによって行った。測定の結果、リフレッシュレートが長くなるに従い、故障数と断面積は増加することがわかった。さらに、プロトンに比べ、Xeの断面積の方が大きいことも明らかになった。以上の結果を使用して、低軌道を周回する衛星にSDRAMを搭載した場合、1年に170個程度のソフトエラーを起こすことが予測できる。これは、通常のメモリと比べて大きいため、実用上大きな問題となることが推定される。

報告書

内部被ばく線量評価高度化に係わる共同研究(名古屋大学-核燃料サイクル開発機構共同研究成果報告書)

宮原 信*; 成田 憲彦*; 池田 圭一*; 加藤 義親*; 藤木 一雄*; 百瀬 琢麿; 田崎 隆; 栗原 治; 林 直美

JNC-TY8400 2001-002, 81 Pages, 2001/07

JNC-TY8400-2001-002.pdf:2.35MB

内部被ばく線量を推定するためには、摂取された放射性物質の量(崩壊率)とその分布を知ることが重要である。この目的を達成するために、大きな2台のHPGe検出器を使用して$$gamma$$-$$gamma$$同時計測を適用する実験を試みた。測定は相対効率60%の2台のHPGe検出器と2次元データ集積システムよりなる$$gamma$$-$$gamma$$同時計測装置を用いてリストモードでデータ集積を行い、測定後フィルター処理により必要スペクトルを取得した。得られたスペクトルより、カスケード$$gamma$$線の各々の強度及び同時計数率より崩壊率を計算する。その際、この方法では偶然同時計数成分の補正も可能である。実験は4$$pi$$$$beta$$-$$gamma$$同時計測で1%以下の不確かさで崩壊率を決定した$$^{24}$$Na、$$^{60}$$Co、$$^{134}$$Cs線源を用いて種々の条件で測定し、得られた崩壊率と比較することで評価した。点線源の測定では、3核種とも$$pm$$10%以内でほぼ一致し、統計的精度が得られる範囲では線源の位置依存性も認められなかった。その際、線源の崩壊率を10kBqから300kBqまで変えても$$pm$$10%以内で一致した。又、線源の位置を推定するために、スペクトルの強度が幾何学的には線源検出器間距離の2乗に反比例することを利用して、ピーク面積比と距離の2乗の逆数比を比較した。その結果両者には直線関係が認められたので、この測定系で2次元的な位置の推定がある程度可能と考えられる。3核種混合線源に対しては、スペクトルの重なりの影響が多少あり、測定値は$$pm$$20%以内での一致となった。分布線源に対する測定では、導出した崩壊率計算式に含まれる幾何学的検出効率の依存性が確かめられ、2個の線源を垂直に配置した測定値は多少小さくなり、水平に配置した場合は大きくなった。その影響は間隔とともに増大した。実際の測定を考慮して、点線源を連続で移動しながら測定を行った結果$$pm$$10%以内で一致した。これらの結果より、ヘリカルX線CTを応用したベット下部に測定系を配置する実際のシステムの構築が望まれる。

口頭

90nmバルクCMOSプロセスの宇宙適用性の研究

丸 明史*; 久保山 智司*; 新藤 浩之*; 池田 直美*; 田村 高志*; 平尾 敏雄; 阿部 浩之; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武

no journal, , 

近年の微細化,高集積化の要求に伴い、100nm以下の超微細製造プロセスを用いた集積回路の開発が進められている。このような高集積回路においては、SEUやSETなどの放射線影響が非常に顕著に現れる。このような放射線影響に対する対策として考えられているのが2つの記憶ノードでデータを保持するDICEセルである。しかしながら非常に優れた放射線耐性を持つといわれているDICE回路においても1発の放射線によって2つの記憶ノードが同時に反転してしまう現象によってシングルイベントが発生するという報告がある。本研究では90nmバルクCMOSプロセスの宇宙適用性をより正確に評価するために、DICEを用いたメモリ回路の耐放射線性についてTIARA施設のカクテルビームを用いて放射線試験を実施した。放射線試験の結果、正面照射では発生しなかったエラーが斜め入射による照射をすることによってエラーが発生することが確認された。

口頭

パワーMOSFETにおけるSEGR発生メカニズムの検討

水田 栄一*; 池田 直美*; 久保山 智司*; 田村 高志*; 阿部 浩之; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武

no journal, , 

電源を高効率かつ高速にスイッチングするための素子であるパワーMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor)は、冗長化によるペナルティの大きい電源回路に使用されるため、宇宙機器用としてはデバイス単体での高信頼性が強く要求される。しかしながら、宇宙等の放射線環境下では、SEGR(Single-Event Gate Rupture)と呼ばれるデバイス中のゲート酸化膜が破壊を起こして故障するモードが存在するため、このSEGR発生の制御が課題であった。本研究では破壊メカニズムを解明するために、さまざまな構造のMOSFETを試作し照射試験を行ったところ、従来考えられていたSEGR破壊箇所がゲート電極下のネック領域であったのに対し、本研究では別の箇所(ボディ領域上部のゲート酸化膜部)で起こっていたことが判明した。これらは重イオン入射により発生した電荷がボディ領域に集められていたためと考えられる。

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