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論文

Characterization of charge generated in silicon carbide n$$^{+}$$p diodes using transient ion beam-induced current

大島 武; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 山川 猛; 小野田 忍; 若狭 剛史; Laird, J. S.; 平尾 敏雄; 神谷 富裕; 伊藤 久義; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 541(1-2), p.236 - 240, 2005/04

 被引用回数:9 パーセンタイル:41.94(Instruments & Instrumentation)

炭化ケイ素(SiC)半導体を用いた放射線粒子検出器開発の一環として、SiC pnダイオードにイオンが入射した時に発生する電荷の収集挙動を調べた。実験はTIARAのタンデム加速器に接続するマイクロビームラインにて、15MeV酸素イオンを用いて行った。シングルイオンヒットによるイオンビーム誘起過渡電流(TIBIC)を測定したところ、SiC pnダイオードへの印加電圧の増加に従い過渡電流波形のピーク強度が大きくなること及び収集時間が短くなることが見いだされた。さらに、過渡電流を積算することで収集電荷を見積もった結果、印加電圧が低く空乏層がイオンの飛程より短い場合は、ファネリング効果によって空乏層より深い領域で発生した電荷が収集されることが判明した。また、空乏層長がイオンの飛程より長くなる印加電圧150Vでは、ほぼ100%の電荷収集効率となり、SiC pnダイオードが粒子検出器として応用可能であることが確認された。

論文

Comprehensive study on layout dependence of soft errors in CMOS latch circuits and its scaling trend for 65 nm technology node and beyond

福井 大伸*; 濱口 雅史*; 吉村 尚夫*; 親松 尚人*; 松岡 史倫*; 野口 達夫*; 平尾 敏雄; 阿部 浩之; 小野田 忍; 山川 猛; et al.

Proceedings of 2005 Symposia on VLSI Technology and Circuits, p.222 - 223, 2005/00

65nmノードのCMOSラッチ回路に対しプロトンビームによるソフトエラー加速試験を初めて行い、ソフトエラーレート(SER)のレイアウト依存性を明らかにした。臨界電荷量と電荷収集過程は拡散層サイズに強く依存するため、SERもそれらに対し依存する。拡散層サイズの最適化によりSERを70パーセント減少できることを見いだした。スケーリングの変化とSER劣化との関係において、電源電圧を高くすることでSERの増加を緩和し、劣化を抑制できることがわかった。

論文

Analysis of transient current induced in silicon carbide diodes by oxygen-ion microbeams

大島 武; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 山川 猛; 小野田 忍; 若狭 剛史; Laird, J. S.; 平尾 敏雄; 神谷 富裕; 伊藤 久義; et al.

Proceedings of 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.177 - 180, 2004/10

炭化ケイ素半導体(SiC)を用いた耐放射線性検出器開発のために、15MeV酸素マイクロビームが入射することでSiC pnダイオード中に誘起される過渡電流を調べた。SiC pnダイオードは、p型六方晶(6H)SiCエピタキシャル基板に高温(800$$^{circ}$$C)リンイオン注入後アルゴン中で1650$$^{circ}$$C,3分間の熱処理をすることでn$$^{+}$$層を形成し、作製した。過渡電流は原研高崎TIARAタンデム加速器に接続された単一イオン入射過渡イオンビーム誘起電流(TIBIC)システムにて評価を行った。その結果、印加電圧の増加とともに過渡電流シグナルのピークが高くなり、かつ収集時間が短くなることが観測された。この結果は、印加電圧の増加とともに電界強度が強く、空乏層長が伸びることで説明できる。過渡電流シグナルを積分することで収集電荷を見積もったところ、印加電圧の増加とともに収集効率が上昇し、100V以上では100%の収集効率であることが確認できた。

論文

Charge collected in Si MOS capacitors and SOI devices p$$^{+}$$n diodes due to heavy ion irradiation

平尾 敏雄; Laird, J. S.; 小野田 忍; 芝田 利彦*; 若狭 剛史; 山川 猛; 阿部 浩之; 高橋 芳浩*; 大西 一功*; 伊藤 久義

Proceedings of 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.105 - 109, 2004/10

SOI半導体素子のシングルイベント耐性を検証するため、SOIの代わりに構造の単純なMOSキャパシタを用い、シングルイベント過渡電流波形の測定を実施した。得られた過渡電流波形を積分して求めた収集電荷量とシュミレーションを用いて計算した収集電荷量の比較から、過渡電流が変位電流に起因することを突き止めた。

論文

Time-resolved laser and ion microbeam studies of single event transients in high-speed optoelectronic devices

Laird, J. S.; 平尾 敏雄; 小野田 忍; 若狭 剛史; 山川 猛; 阿部 浩之; 神谷 富裕; 伊藤 久義

Proceedings of 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.125 - 129, 2004/10

人工衛星に搭載されているオプトエレクトロニックデバイスの一種であるフォトダイオードで発生するシングルイベント効果の発生機構を解明するために、イオン及びレーザ照射を行いシングルイベント過渡応答を調べた。Si PINフォトダイオードで発生する過渡電流は、両極性及び極性の2つの期間に分類できることがわかった。前者は空間電荷(SC)効果が原因であると判明した。さらに、デバイスシミュレータを利用した計算より、過渡電流は電子及び正孔の誘導電流及び変位電流の総和で表されることが明らかになった。一方、GaAs MSMフォトダイオードで発生する過渡電流はSi PINフォトダイオードと比較して、SC効果の持続時間が短い結果が得られた。この違いは、素子構造が異なることによって、MSMはPINフォトダイオードと比較して、デバイス中に付与されるエネルギーが小さいこと、及び表面効果が大きいこと等が原因であると考えられる。

論文

Study on proton-induced single event upset in Sub-0.1$$mu$$m CMOS LSIs

福井 大伸*; 濱口 雅史*; 吉村 尚夫*; 親松 尚人*; 松岡 史倫*; 野口 達夫*; 平尾 敏雄; 阿部 浩之; 小野田 忍; 山川 猛; et al.

Proceedings of 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.169 - 172, 2004/10

近年の半導体製造技術の発展に伴う素子の微細化には、幾つかの問題が存在する。その一つに宇宙線によるソフトエラーの発生増加が挙げられる。ソフトエラーの増加は、システムの不良に直結し、その結果、社会基盤に重大な影響を与えると予想される。今後、性能向上、コストの低減を目的として最小寸法が50nm以下の超微細CMO SLSIの量産を実現するうえで宇宙線に起因するSEU(Single Event Upset)の防止策の確立を図ることは、必要不可欠である。本研究の目的はソフトエラー耐性の高い素子を備えた回路の設計指針を得ることである。この一環としてCMOS素子に、日本原子力研究所高崎研究所のサイクロトロンを用いて、20, 50, 80MeVのプロトン照射を実施し、それぞれのプロトン照射で生じるエラー数と照射量との関係からSEU反転断面積を調べた。その結果、入力レベルが高(High)の時のSEU反転断面積は入力レベルが低(Low)と同じであること、さらにSEU反転断面積は照射エネルギー50MeV近傍で極大値を持つことがわかった。

論文

Evaluation of transient current induced by high energy charged particles in Si PIN photodiode

小野田 忍; 平尾 敏雄; Laird, J. S.; 若狭 剛史; 山川 猛; 岡本 毅*; 小泉 義春*; 神谷 富裕; 伊藤 久義

Proceedings of 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.173 - 176, 2004/10

近年、高エネルギー陽子がフォトダイオード中で誘起するビットエラーに関心が高まっている。高エネルギー陽子がフォトダイオード中を通過するとき、弾性散乱や核反応によって副次的に高エネルギー荷電粒子が放出される。例えば、シリコンの結晶に陽子が入射すると、最大数十MeVのエネルギーを持ったHe, C, N, O, F, Ne, Na, Mg, Al, Si, P等の荷電粒子が生成される。これらの荷電粒子は半導体素子中でエネルギーを失い、高密度の電子正孔対を生成する。その結果、シングルイベント過渡電流が発生し、ビットエラーが引き起こされる。このような背景から、荷電粒子による過渡電流を調べることが重要な案件であると考えられている。本実験では、TIARAのタンデム加速器からのさまざまなエネルギーを持つC, N, O及びSiイオンが誘起する過渡電流を測定した。実験結果から、さまざまな条件下でのパラメータ取得を行うことができた。また、測定結果とモデル計算による結果を比較し、PINフォトダイオードで発生する過渡電流について議論した。

論文

Single event research at JAERI

平尾 敏雄; Laird, J. S.; 森 英喜; 小野田 忍; 若狭 剛史; 山川 猛; 阿部 浩之; 伊藤 久義

Proceedings of 5th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications, p.161 - 166, 2002/10

日本原子力研究所のTIARA施設を利用して行っているシングルイベント現象の研究について報告する。われわれは、集束型マイクロビーム及びコリメート型マイクロビームをSi, GaAs, InGaAsダイオードに照射し、発生したシングルイベント過渡電流を測定している。非常に高速な現象であるシングルイベント過渡電流を測定するために、40GHz及び3GHzのオシロスコープを用いた測定システムを構築した。本報ではこれらのシステムを用いて測定したSOIダイオードの過渡電流波形, サイクロトロンからの高エネルギーイオンによるSOIダイオードの過渡電流波形, イオン損傷の影響等の典型的な事例及び解析結果を示した。

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