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。

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。

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

http://doi.org/10.11514/infopro.2008.0.125.0

http://ci.nii.ac.jp/naid/110007114587

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。

Magnetic and dielectric behavior of the ruthenium double perovskite oxides RuO (=La, Pr and Nd, =Mg, Co, Ni and Zn)

吉井 賢資; 池田 直*; 森 茂生*; 米田 安宏; 水牧 仁一朗*; 谷田 肇*; 河村 直己*

Transactions of the Materials Research Society of Japan, 32(1), p.51 - 54, 2007/03

ルテニウムを含むダブルペロブスカイト酸化物RuO (=La, Pr, Nd, =Co, Ni, Zn, Mg)の磁性と誘電性について調べた。粉末X線構造解析から、結晶構造はイオンとRuイオンが結晶額的に整列する構造を取っていることがわかった。磁化測定からは、がCoとNiイオンのときのみ、20-30Kに反強磁性転移が起こるが、これは磁性イオンとRuイオンの磁気相互作用によるものである。イオンがMgイオン及びZnイオンの非磁性の場合には、磁気転移は起こらなかった。誘電率測定からは、イオンがCo及びNiの場合のみ、5000程度の大きな誘電率が観測された。結晶構造及び磁化測定の結果から、この誘電率は、磁性あるいは電子移動による短距離の誘電領域が形成されたことによると考えられる。=Niに対する放射光を使った吸収分光から、Ruイオンは4+、Niイオンは2+に近い状態で、過去の論文に提案されているようなバンド形成による電荷状態のずれは観測されなかった。

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 the 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。

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-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-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-同時計測で1%以下の不確かさで崩壊率を決定したNa、Co、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。

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。