多様なBOX層構造を有するSOIデバイスのシングルイベント現象に関する研究

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K04612
• Research Institution: Japan Aerospace EXploration Agency
• Principal Investigator: 坂本 敬太 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (60867985)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 竹内 浩造 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (00870255) ; 新藤 浩之 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 主幹研究開発員 (90870254)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: BOX層 / シングルイベント耐性 / ナノプローブ測定

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、昨今のディジタルデバイスの支持基板として広く用いられている薄膜BOX層構造を有するSOI基板において、BOX層構造の製造品質が放射線特性、とりわけシングルイベント効果に及ぼす影響を調査して電気的テストによって放射線特性を得るための手法の構築を目的として実験およびシミュレーションを行った。
まずBOX層構造の差異を有するデバイスを用意して、これらに対してPulsed Laserを入射させた際の応答を取得した。この結果から様々なシングルイベント耐性の情報を取得した。次にPulsed Laser照射によってシングルイベント耐性が劣化していた複数のBOX層の領域に対してナノプローブ測定を実施した結果、シングルイベント耐性に応じて電気的特性が変わっていることが明らかになった。加えて、これら領域ではショットキーダイオードライクな整流特性を有することを明らかにした。これら評価と並行し、シミュレーションに持ち込むための断面観察も実施した。
最終年度では、製造された特殊なBOX層構造を有するデバイスの断面像に基づいて半導体デバイスシミュレーションの構造モデルを作成した。特に形状及び寸法情報をシミュレータで再現した。その後、ナノプローブ測定で取得した電気的特性結果をシミュレータで再現できるように、BOX層内部に食い込んだ金属領域の形状と寸法のパラメータ水準振りを実施した。ナノプローブ測定で得られていた整流特性を再現できるよう、半導体デバイスシミュレーションの最適化を繰り返し、同様な電流特性が得られるようにパラメータ調整を行い、実物の合わせこみを適用完了させた。作りこんだ構造に対して放射線入射のシミュレーションを実施した結果、寸法に応じてシングルイベント耐性が変動することを明らかにした。一方で温度特性までは再現できず，厳密には形状以外のパラメータの持ち込み検討が必要だと明らかにした。