An evaluation of single event upset on memories

Abstract

Semiconductor devices, which are essential in artificial satellites and spacecraft, are degraded by radiation in space. The radiation environment around the earth includes electrons and protons trapped by the earth's magnetosphere, solar protons, and heavy ions in galactic cosmic rays. It is well known that the impingement of high energy heavy ions on semiconductor devices causes so-called single event phenomena (SEP) such as a Single Event Upset (SEU) on memory devices, a single event latch-up (SEL) on CMOS and LSI etc., and a Single Event Burnout (SEB) by the heavy ion going through the active area of POWER MOSFET. Irradiation tests on two types of memory chips (256k SRAM and 16M DRAM) were performed with a beam of Ar-40 at 90 MeV/u. Several irradiation tests on 256k SRAM were also performed at TIARA (Takasaki Ion Accelerators for Advanced Radiation Application) and the cross section of SEU was measured as a function of Linear Energy Transfer (LET). Discussions on the test results are now in progress.

人工衛星、宇宙船に欠くことのできない半導体素子は宇宙空間の放射線で劣化する。地球を取り巻く放射線環境には、地球の磁気圏に捉えられた電子、陽子、太陽陽子、銀河宇宙線の重イオンが存在する。半導体素子への高エネルギーイオンの衝突がいわゆる、記憶素子での単一事象アプセット(SEU)、CMOSやLSIでの単一事象ラッチアップ(SEL)、そしてPOWER MOSFETの活動領域での単一事象バーンアウト(SEB)のような単一事象現象(SEP)を引き起こすことはよく知られている。2種類の記憶チップ(256kSRAMと16MDRAM)への照射実験が90MeV/uのAr-40を使って行われた。256kSRAMに対するいくつかの実験はTIARA(高崎イオン照射研究施設)でも行われ、SEUの断面積が線形エネルギー付与の関数として測定された。実験結果に対する議論は現在も進行中である。