JPH11297952A - Cosmic ray neutron software error rate calculation method - Google Patents

Cosmic ray neutron software error rate calculation method

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JPH11297952A
JPH11297952A JP10096511A JP9651198A JPH11297952A JP H11297952 A JPH11297952 A JP H11297952A JP 10096511 A JP10096511 A JP 10096511A JP 9651198 A JP9651198 A JP 9651198A JP H11297952 A JPH11297952 A JP H11297952A
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JP
Japan
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small
region
cosmic ray
calculating
probability
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10096511A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Kaneda
博幸 金田
Yoshiharu Tosaka
義春 戸坂
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an accurate guideline for manufacturing a semiconductor device which is strong against cosmic ray neutron software errors, by calculating the cosmic ray neutron software error rate of the semiconductor device based on a charge quantity collected on the surface of an element region from all small regions. SOLUTION: The element region of a semiconductor device is divided into a plurality of small regions in a depth direction, and a process of calculating a potential difference between each small region and the adjacent small regions is executed. Based on the potential difference, a process of calculating a probability that a carrier generated in each small region moves to the adjacent small regions by a cosmic ray neutron, a process of calculating a charge quantity collected on the surface of the element region by small region, by multiplying a probability that the carrier, which is generated in each small region by the cosmic ray neutron, reaches the surface of the element region by the charge quantity generated in each small region by the cosmic ray neutron, and a process of calculating the sum of the charge quantities collected on the surface of the element region by small region, are executed. Thus, the charge quantity collected on the surface of the element region from all the small regions can be accurately calculated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の宇宙
線中性子ソフトエラー耐性を予想する場合の指標となる
宇宙線中性子ソフトエラー率を計算する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of calculating a cosmic ray neutron soft error rate which is an index for predicting a cosmic ray neutron soft error resistance of a semiconductor device.

【0002】半導体装置の信頼性を損なう要因の1つと
してソフトエラーがある。これは、半導体装置中で放射
性元素の崩壊あるいは宇宙線中性子による原子核反応に
より発生したイオンに起因する電子正孔対が半導体装置
の誤動作を引き起こす現象である。
[0002] Soft errors are one of the factors that impair the reliability of semiconductor devices. This is a phenomenon in which electron-hole pairs caused by ions generated by decay of radioactive elements or nuclear reactions due to cosmic ray neutrons in a semiconductor device cause malfunction of the semiconductor device.

【0003】ソフトエラーのうち、宇宙線中性子による
ソフトエラーは、原因となる中性子が宇宙線起源のた
め、これを防ぐことは極めて困難である。したがって、
宇宙線中性子ソフトエラーに対しては、素子領域の不純
物濃度分布(素子構造)の最適化によって対処するしか
なく、そのためには、素子領域の不純物濃度分布の違い
による宇宙線中性子ソフトエラー耐性の違いを正確に予
測する必要がある。
[0003] Among soft errors, soft errors due to cosmic ray neutrons are extremely difficult to prevent because the neutrons that cause them are cosmic ray origins. Therefore,
The cosmic ray neutron soft error can only be dealt with by optimizing the impurity concentration distribution (element structure) in the element region. To that end, the difference in cosmic ray neutron soft error resistance due to the difference in impurity concentration distribution in the element region Needs to be accurately predicted.

【0004】宇宙線中性子ソフトエラー耐性を予想する
場合の指標となるものに宇宙線中性子ソフトエラー率が
ある。これは、宇宙線中性子と素子領域の原子との原子
核反応に起因して素子領域の表面(拡散層)に収集され
る電荷量を与える元となっている宇宙線中性子と素子領
域の原子との原子核反応の発生確率のうち、任意の電荷
量以上の電荷量を与える元となっている宇宙線中性子と
素子領域の原子との原子核反応の発生確率と定義される
ものである。
[0004] A cosmic ray neutron soft error rate is an index for predicting cosmic ray neutron soft error resistance. This is because the cosmic-ray neutrons, which give rise to the amount of charge collected on the surface (diffusion layer) of the element region due to the nuclear reaction between the cosmic-ray neutrons and the atoms in the element region, and the atoms in the element region The probability of occurrence of a nuclear reaction is defined as the probability of occurrence of a nuclear reaction between a cosmic ray neutron, which is a source of charge equal to or more than an arbitrary amount of charge, and atoms in the element region.

【0005】[0005]

【従来の技術】従来、宇宙線中性子ソフトエラー率を計
算する方法として、センシティブ・ボリューム(sensit
ive-volume)法という方法が提案されている。これは、
宇宙線中性子と素子領域の原子との原始核反応による単
位体積あたりのキャリア発生量をデータベースとして保
持しておき、素子の体積を与えることによって、宇宙線
中性子ソフトエラー率を計算するという方法である。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of calculating a cosmic ray neutron soft error rate, a sensitive volume (sensitivity volume) method is used.
The ive-volume method has been proposed. this is,
This is a method in which the amount of carriers generated per unit volume by primordial nuclear reaction between cosmic ray neutrons and atoms in the element region is stored as a database, and the cosmic ray neutron soft error rate is calculated by giving the element volume. .

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】宇宙線中性子ソフトエ
ラー率は、宇宙線中性子と素子領域の原子との原子核反
応に起因して素子領域の表面に収集される電荷量を与え
る元となっている宇宙線中性子と素子領域の原子との原
子核反応の発生確率のうち、任意の電荷量以上の電荷量
を与える元となっている宇宙線中性子と素子領域の原子
との原子核反応の発生確率と定義されるものであるか
ら、宇宙線中性子ソフトエラー率を精度高く計算するた
めには、素子領域の不純物濃度分布を考慮する必要があ
る。
The cosmic ray neutron soft error rate gives rise to the amount of charge collected on the surface of the device region due to a nuclear reaction between the cosmic ray neutrons and atoms in the device region. Probability of nuclear reaction between cosmic ray neutrons and atoms in the element region, defined as the probability of nuclear reaction between cosmic ray neutrons and the atoms in the element region, which give a charge of more than an arbitrary amount of charge In order to calculate the cosmic ray neutron soft error rate with high accuracy, it is necessary to consider the impurity concentration distribution in the element region.

【0007】しかし、センシティブ・ボリューム法は、
データベースとして保持している素子領域での中性子核
反応による単位体積あたりのキャリア発生量に対して単
に素子領域の体積を与えて宇宙線中性子ソフトエラー率
を計算するとし、素子領域の不純物濃度分布を考慮して
いないので、宇宙線中性子ソフトエラー率を精度高く計
算することができないという問題点を有していた。
However, the sensitive volume method is
The cosmic ray neutron soft error rate is calculated by simply giving the volume of the element region to the carrier generation amount per unit volume due to neutron nuclear reaction in the element region held as a database, and the impurity concentration distribution of the element region is calculated. Since it was not taken into account, there was a problem that the cosmic ray neutron soft error rate could not be calculated with high accuracy.

【0008】本発明は、かかる点に鑑み、宇宙線中性子
ソフトエラー率を精度高く計算することができ、宇宙線
中性子ソフトエラーに強い半導体装置を生産するための
的確な指針を与えることができるようにした宇宙線中性
子ソフトエラー率計算方法を提供することを目的とす
る。
In view of the foregoing, the present invention can calculate the cosmic ray neutron soft error rate with high accuracy, and can provide an accurate guideline for producing a semiconductor device resistant to cosmic ray neutron soft error. It is an object of the present invention to provide a cosmic ray neutron soft error rate calculation method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明中、第1の発明の
宇宙線中性子ソフトエラー率計算方法は、半導体装置の
素子領域を深さ方向に複数の小領域に分割し、宇宙線中
性子により各小領域に発生するキャリアが隣接小領域に
移動する確率を計算する工程と、宇宙線中性子により各
小領域に発生するキャリアが隣接小領域に移動する確率
に基づいて、宇宙線中性子により各小領域に発生するキ
ャリアが素子領域の表面に到達する確率を計算する工程
と、宇宙線中性子により各小領域に発生するキャリアが
素子領域の表面に到達する確率に基づいて、全ての小領
域から素子領域の表面に収集される電荷量を計算する工
程と、全ての小領域から素子領域の表面に収集される電
荷量に基づいて、半導体装置の宇宙線中性子ソフトエラ
ー率を計算する工程とを含んでいるというものである。
According to the present invention, a cosmic ray neutron soft error rate calculation method according to a first aspect of the present invention divides an element region of a semiconductor device into a plurality of small regions in a depth direction, Calculating the probability that carriers generated in each small region move to adjacent small regions; and calculating the probability that carriers generated in each small region by cosmic ray neutrons move to adjacent small regions. Calculating the probability that carriers generated in the region reach the surface of the element region; and calculating the probability that carriers generated in each small region by cosmic ray neutrons reach the surface of the element region. Calculating the amount of charge collected on the surface of the region, and calculating the cosmic ray neutron soft error rate of the semiconductor device based on the amount of charge collected on the surface of the element region from all small regions. Is that include and.

【0010】本発明中、第1の発明によれば、半導体装
置の素子領域を深さ方向に複数の小領域に分割し、宇宙
線中性子により各小領域に発生するキャリアが隣接小領
域に移動する確率を計算し、この確率に基づいて、宇宙
線中性子により各小領域に発生するキャリアが素子領域
の表面に到達する確率が計算されるので、宇宙線中性子
により各小領域に発生するキャリアが素子領域の表面に
到達する確率を精度高く計算することができる。
According to the first aspect of the present invention, an element region of a semiconductor device is divided into a plurality of small regions in a depth direction, and carriers generated in each small region by cosmic ray neutrons move to an adjacent small region. The probability that carriers generated in each small region by cosmic ray neutrons reach the surface of the element region is calculated based on this probability, so the carriers generated in each small region by cosmic ray neutrons are calculated. The probability of reaching the surface of the element region can be calculated with high accuracy.

【0011】そして、宇宙線中性子により各小領域に発
生するキャリアが素子領域の表面に到達する確率に基づ
いて、全ての小領域から素子領域の表面に収集される電
荷量を計算する工程が実行されるので、全ての小領域か
ら素子領域の表面に収集される電荷量を精度高く計算す
ることができる。したがって、半導体装置の宇宙線ソフ
トエラー率を精度高く計算することができる。
Then, the step of calculating the amount of charge collected from all the small regions to the surface of the element region based on the probability that carriers generated in each small region by cosmic ray neutrons reach the surface of the element region is executed. Therefore, the amount of charges collected on the surface of the element region from all the small regions can be calculated with high accuracy. Therefore, the cosmic ray soft error rate of the semiconductor device can be calculated with high accuracy.

【0012】本発明中、第2の発明の宇宙線中性子ソフ
トエラー率計算方法は、第1の発明において、宇宙線中
性子により各小領域に発生するキャリアが隣接小領域に
移動する確率を計算する工程は、各小領域の内部の不純
物濃度分布を一定と近似し、各小領域について、隣接小
領域との電位差を計算する工程と、隣接小領域との電位
差に基づいて、宇宙線中性子により各小領域に発生する
キャリアが再結合しないとした場合に隣接小領域に移動
する確率を計算する工程と、宇宙線中性子により各小領
域に発生するキャリアが各小領域を通過する場合に再結
合により消滅しない確率を計算する工程と、宇宙線中性
子により各小領域に発生するキャリアが再結合しないと
した場合に隣接小領域に移動する確率に、宇宙線中性子
により各小領域に発生するキャリアが各小領域を通過す
る場合に再結合により消滅しない確率を掛ける工程とを
含んでいるというものである。
[0012] In the present invention, the cosmic ray neutron soft error rate calculation method of the second invention is the first invention, wherein the probability that carriers generated in each small area by cosmic ray neutrons move to an adjacent small area is calculated. In the process, the impurity concentration distribution inside each small region is approximated to be constant, and for each small region, a potential difference between adjacent small regions is calculated.Based on the potential difference between the adjacent small regions, each cosmic ray neutron is used. Calculating the probability that carriers generated in a small region will move to an adjacent small region if they do not recombine, and recombining when carriers generated in each small region by cosmic ray neutrons pass through each small region The process of calculating the probability of not disappearing, and the probability that carriers generated in each small region by cosmic ray neutrons will move to adjacent small regions if they do not recombine, It is that raw to carrier and a step of multiplying the probability of not disappear by recombination in the case of passing through the respective small regions.

【0013】本発明中、第2の発明によれば、各小領域
の内部の不純物濃度分布を一定と近似し、各小領域につ
いて、隣接小領域との電位差を計算する工程が実行され
るので、素子領域の不純物濃度分布を各小領域間の電位
差として反映させることができる。
According to the second aspect of the present invention, the step of approximating the impurity concentration distribution inside each small region to be constant and calculating the potential difference between each small region and the adjacent small region is executed. In addition, the impurity concentration distribution of the element region can be reflected as a potential difference between the small regions.

【0014】そして、隣接小領域との電位差に基づい
て、宇宙線中性子により各小領域に発生するキャリアが
再結合しないとした場合に隣接小領域に移動する確率を
計算する工程が実行されるので、宇宙線中性子により各
小領域に発生するキャリアが再結合しないとした場合に
隣接小領域に移動する確率を精度高く計算することがで
きる。
Then, based on the potential difference between the adjacent small regions, the step of calculating the probability of moving to the adjacent small regions when carriers generated in each small region due to cosmic ray neutrons do not recombine is executed. If the carriers generated in each small region due to cosmic ray neutrons do not recombine, the probability of moving to an adjacent small region can be calculated with high accuracy.

【0015】そして、また、宇宙線中性子により各小領
域に発生するキャリアが再結合しないとした場合に隣接
小領域に移動する確率に、宇宙線中性子により各小領域
に発生するキャリアが各小領域を通過する場合に再結合
により消滅しない確率を掛ける工程が実行されるので、
宇宙線中性子により各小領域に発生するキャリアが隣接
小領域に移動する確率を精度高く計算することができ
る。
Further, if the carriers generated in each small region by the cosmic ray neutrons do not recombine, the probability that the carriers generated in each small region by the cosmic ray neutrons are changed to the probability of moving to the adjacent small region. Since the process of multiplying the probability of not disappearing by recombination when passing through is performed,
The probability that carriers generated in each small region due to cosmic ray neutrons move to the adjacent small region can be calculated with high accuracy.

【0016】本発明中、第3の発明の宇宙線中性子ソフ
トエラー率計算方法は、第1又は第2の発明において、
宇宙線中性子により各小領域に発生するキャリアが素子
領域の表面に到達する確率を計算する工程は、宇宙線中
性子により各小領域に発生するキャリアが隣接小領域に
移動する確率に基づいて、宇宙線中性子により各小領域
に発生するキャリアの小領域間の移動をモンテカルロ法
により追跡する工程を含んでいるというものである。
In the present invention, the cosmic ray neutron soft error rate calculation method of the third invention is characterized in that in the first or second invention,
The process of calculating the probability that carriers generated in each small region by cosmic ray neutrons reach the surface of the element region is based on the probability that carriers generated in each small region by cosmic ray neutrons move to adjacent small regions. The method includes a step of tracking the movement of carriers generated in each small region between the small regions by the line neutrons by the Monte Carlo method.

【0017】本発明中、第3の発明によれば、宇宙線中
性子により各小領域に発生するキャリアが隣接小領域に
移動する確率に基づいて、宇宙線中性子により各小領域
に発生するキャリアの小領域間の移動をモンテカルロ法
により追跡する工程が実行されるので、宇宙線中性子に
より各小領域に発生するキャリアが素子領域の表面に到
達する確率を精度高く計算することができる。
According to the third aspect of the present invention, based on the probability that carriers generated in each small region by cosmic ray neutrons move to adjacent small regions, the number of carriers generated in each small region by cosmic ray neutrons is determined. Since the step of tracking the movement between the small regions by the Monte Carlo method is performed, the probability that carriers generated in each small region by cosmic ray neutrons reach the surface of the element region can be calculated with high accuracy.

【0018】本発明中、第4の発明の宇宙線中性子ソフ
トエラー率計算方法は、第1、第2又は第3の発明にお
いて、全ての小領域から素子領域の表面に収集される電
荷量を計算する工程は、あらかじめ素子領域の表面から
の深さごとに計算されている宇宙線中性子により発生す
る電荷量に基づいて、宇宙線中性子により各小領域に発
生する電荷量を計算する工程と、宇宙線中性子により各
小領域に発生するキャリアが素子領域の表面に到達する
確率に、宇宙線中性子により各小領域に発生する電荷量
を掛けることにより、各小領域ごとに素子領域の表面に
収集される電荷量を計算する工程と、各小領域ごとに素
子領域の表面に収集される電荷量の総和を計算する工程
とを含んでいるというものである。
In the present invention, the cosmic ray neutron soft error rate calculation method according to the fourth invention is the method according to the first, second or third invention, wherein the amount of charge collected on the surface of the element region from all the small regions is calculated. Calculating the amount of charge generated in each small region by cosmic ray neutrons, based on the amount of charge generated by cosmic ray neutrons calculated in advance for each depth from the surface of the element region, The probability that carriers generated in each small area by cosmic ray neutrons reach the surface of the element area is multiplied by the amount of charge generated in each small area by cosmic ray neutrons, and collected on the surface of the element area for each small area. And calculating a total amount of charges collected on the surface of the element region for each small region.

【0019】本発明中、第4の発明によれば、あらかじ
め素子領域の表面からの深さごとに計算されている宇宙
線中性子により発生する電荷量に基づいて、宇宙線中性
子により各小領域に発生する電荷量を計算する工程が実
行されるので、宇宙線中性子により各小領域に発生する
電荷量を精度高く計算することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, according to the fourth aspect, the cosmic ray neutrons are applied to each small area based on the amount of charge generated by the cosmic ray neutrons calculated for each depth from the surface of the element region in advance. Since the step of calculating the amount of generated charge is executed, the amount of charge generated in each small region by cosmic ray neutrons can be calculated with high accuracy.

【0020】そして、宇宙線中性子により各小領域に発
生するキャリアが素子領域の表面に到達する確率に、宇
宙線中性子により各小領域に発生する電荷量を掛けるこ
とにより、各小領域ごとに素子領域の表面に収集される
電荷量を計算する工程と、各小領域ごとに素子領域の表
面に収集される電荷量の総和を計算する工程とが実行さ
れるので、全ての小領域から素子領域の表面に収集され
る電荷量を精度高く計算することができる。
The probability that carriers generated in each small area by cosmic ray neutrons reach the surface of the element area is multiplied by the amount of electric charge generated in each small area by cosmic ray neutrons, thereby obtaining an element for each small area. The step of calculating the amount of charge collected on the surface of the region and the step of calculating the sum of the amount of charge collected on the surface of the element region for each small region are executed. Can be calculated with high accuracy.

【0021】本発明中、第5の発明の宇宙線中性子ソフ
トエラー率計算方法は、第1、第2、第3又は第4の発
明において、半導体装置の宇宙線中性子ソフトエラー率
を計算する工程は、全ての小領域から素子領域の表面に
収集される電荷量を定数倍する工程を含んでいるという
ものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the cosmic ray neutron soft error rate calculation method according to the first, second, third or fourth aspect, wherein the cosmic ray neutron soft error rate of the semiconductor device is calculated. The method includes a step of multiplying the amount of charge collected from all the small regions to the surface of the element region by a constant.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態においては、
まず、宇宙線中性子ソフトエラー率を計算しようとする
半導体装置の素子領域を深さ方向に複数の小領域に分割
し、各小領域の内部の不純物濃度分布を一定と近似する
(図1参照)。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In one embodiment of the present invention,
First, the element region of the semiconductor device whose cosmic ray neutron soft error rate is to be calculated is divided into a plurality of small regions in the depth direction, and the impurity concentration distribution inside each small region is approximated to be constant (see FIG. 1). .

【0023】なお、図1において、破線A1は素子領域
の実際の不純物濃度分布の一例を示し、実線A2は素子
領域を深さ方向に複数の小領域に分割して各小領域の不
純物濃度分布を一定と近似した場合の素子領域の不純物
濃度分布を示している。
In FIG. 1, a broken line A1 shows an example of an actual impurity concentration distribution of the element region, and a solid line A2 divides the element region into a plurality of small regions in the depth direction and distributes the impurity concentration of each small region. Shows the impurity concentration distribution of the element region when is approximated to be constant.

【0024】次に、各小領域について、隣接小領域との
間の不純物濃度差に基づいて、隣接小領域との間の電位
差を数1で計算する。なお、δVa-b は小領域aと小領
域bとの間の電位差、kB はボルツマン(Boltzmann)定
数、Tは絶対温度、qは電子の電荷、Naは領域aの不
純物濃度、Nb領域の不純物濃度である。
Next, for each small region, the potential difference between the adjacent small region and the adjacent small region is calculated by Equation 1 based on the impurity concentration difference between the small region and the adjacent small region. Incidentally, .DELTA.V ab potential difference, k B is Boltzmann (Boltzmann) constant, T is the absolute temperature, q is the electron charge, N a is an impurity concentration in the region a between the small region a and the small region b, N b region Impurity concentration.

【0025】[0025]

【数1】 (Equation 1)

【0026】次に、宇宙線中性子と素子領域の原子との
核反応に起因して発生したキャリアは熱平衡状態にあ
り、ボルツマン分布に従うものと仮定し、素子領域の表
面からj番目の小領域に着目し、ボルツマン分布関数を
用い、両隣の小領域であるj−1番目の領域と、j+1
番目の領域との間の電位差を乗り越えられるエネルギー
を持ったキャリアの割合を計算する。
Next, it is assumed that carriers generated due to a nuclear reaction between cosmic ray neutrons and atoms in the element region are in a thermal equilibrium state and follow a Boltzmann distribution. Paying attention, using the Boltzmann distribution function, the (j-1) th area which is a small area on both sides and j + 1
Calculate the percentage of carriers with energy that can overcome the potential difference with the th region.

【0027】ここで、j番目の小領域とj−1番目又は
j+1番目の小領域との間の電位差をδVとすると、こ
の電位差δVを乗り越えられるだけのエネルギーを持っ
たキャリアの割合Pは、数2で計算することができる。
Here, assuming that the potential difference between the j-th sub-region and the j-1st or j + 1-th sub-region is δV, the ratio P of carriers having energy enough to overcome this potential difference δV is as follows: It can be calculated by Equation 2.

【0028】[0028]

【数2】 (Equation 2)

【0029】したがって、j番目の小領域で発生したキ
ャリアがj−1番目又はj+1番目の小領域に移動でき
る確率は、この割合Pを使用してキャリアの運動方向を
考慮して計算することができるが、j−1番目及びj+
1番目の小領域との間の電位差の大小関係を考慮する
と、次の5通りに場合分けすることができる。
Therefore, the probability that the carrier generated in the j-th sub-region can move to the (j-1) -th or j + 1-th sub-region can be calculated by using this ratio P in consideration of the direction of movement of the carrier. Yes, but j-1 and j +
Considering the magnitude relationship of the potential difference with the first small region, the following five cases can be classified.

【0030】(1)図2に示すように、j−1番目及び
j+1番目の小領域の電位がj番目の小領域の電位より
も低い場合。
(1) As shown in FIG. 2, the case where the potential of the (j-1) th and (j + 1) th subregions is lower than the potential of the jth subregion.

【0031】この場合には、電位障壁は存在しないの
で、j番目の小領域に発生したキャリアNtotは、表面
側のj−1番目の小領域にも、裏面側のj+1番目の小
領域にも等確率で移動することができる。
In this case, since there is no potential barrier, the carriers N tot generated in the j-th small area are not limited to the j-1st small area on the front side and the j + 1-th small area on the back side. Can also move with equal probability.

【0032】即ち、j番目の小領域で発生したキャリア
がj−1番目の小領域に移動する確率PAj fは、数3に
示すようになり、j+1番目の小領域に移動する確率P
j bは、数4に示すようになる。
[0032] That is, the probability PA j f to j-th carriers generated in small areas is moved to the j-1 th small region is as shown in equation 3, the probability to move to the j + 1 th small region P
A j b is as shown in Expression 4.

【0033】[0033]

【数3】 (Equation 3)

【0034】[0034]

【数4】 (Equation 4)

【0035】(2)図3に示すように、j−1番目の小
領域の電位がj番目の小領域の電位よりも低く、j+1
番目の小領域の電位がj番目の小領域の電位よりも高い
場合。
(2) As shown in FIG. 3, the potential of the (j-1) th small area is lower than the potential of the jth small area, and j + 1
The case where the potential of the 小 th small area is higher than the potential of the j 番 目 th small area.

【0036】この場合には、j+1番目の小領域との間
の電位障壁を越えられるだけのエネルギーを持っていな
いキャリアは、j−1番目の小領域に移動するしかな
く、その確率は1であり、j+1番目の小領域との間の
電位障壁を越えられるだけのエネルギーを持ったキャリ
アは、どちらの小領域にも移動することができるから、
その移動確率は各々1/2となる。
In this case, a carrier that does not have enough energy to cross the potential barrier between it and the (j + 1) th small region must move to the (j-1) th small region, and its probability is 1 Yes, carriers having energy enough to cross the potential barrier between the (j + 1) th subregion can move to either subregion.
The movement probabilities are each 各 々.

【0037】したがって、j+1番目の小領域との間の
電位障壁を越えられるだけのエネルギーを持っていない
キャリアの数をNlow、j+1番目の小領域との間の電
位障壁を越えられるだけのエネルギーを持ったキャリア
の数をNhighとすると、j番目の小領域で発生したキャ
リアがj−1番目の小領域に移動する確率PAj fは、数
5に示すようになり、j+1番目の小領域に移動する確
率PAj bは、数6に示すようになる。なお、Nlow、N
highの相対比は数2を用いて簡単に計算することができ
る。
Therefore, the number of carriers that do not have enough energy to cross the potential barrier between the (j + 1) th sub-region is set to N low and the energy enough to cross the potential barrier between the (j + 1) th sub-region. Assuming that the number of carriers having is N high , the probability PA j f that the carrier generated in the j-th small area moves to the j−1-th small area becomes as shown in Expression 5, and the j + 1-th small area becomes The probability PA j b of moving to the region is as shown in Expression 6. Note that N low , N
The relative ratio of high can be easily calculated using Equation 2.

【0038】[0038]

【数5】 (Equation 5)

【0039】[0039]

【数6】 (Equation 6)

【0040】(3)図4に示すように、j−1番目の小
領域の電位がj番目の小領域の電位よりも高く、j+1
番目の小領域の電位がj番目の小領域の電位よりも低い
場合。
(3) As shown in FIG. 4, the potential of the (j-1) th small area is higher than the potential of the jth small area, and j + 1
The case where the potential of the n-th small area is lower than the potential of the j-th small area.

【0041】この場合には、j−1番目の小領域との間
の電位障壁を越えられるだけのエネルギーを持っていな
いキャリアは、j+1番目の小領域に移動するしかな
く、その確率は1であり、j−1番目の小領域との間の
電位障壁を越えられるだけのエネルギーを持ったキャリ
アは、j−1番目の小領域にも、j+1番目の小領域に
も移動することができるから、その移動確率は各々1/
2となる。
In this case, a carrier that does not have energy enough to cross the potential barrier between it and the (j-1) th small region must move to the (j + 1) th small region, and its probability is 1 Yes, carriers having energy enough to cross the potential barrier between the (j-1) th small region can move to the (j-1) th small region and the (j + 1) th small region. , Their movement probabilities are 1 /
It becomes 2.

【0042】したがって、j−1番目の小領域との間の
電位障壁を越えられるだけのエネルギーを持っていない
キャリアの数をNlow、j−1番目の小領域との間の電
位障壁を越えられるだけのエネルギーを持ったキャリア
の数をNhighとすると、j番目の小領域で発生したキャ
リアがj−1番目の小領域に移動する確率PAj fは、数
7に示すようになり、j+1番目の小領域に移動する確
率PAj bは、数8に示すようになる。なお、Nlow、N
highの相対比は数2を用いて簡単に計算することができ
る。
Therefore, the number of carriers not having enough energy to cross the potential barrier between the (j-1) th subregion and the potential barrier between the (j-1) th subregion is set to N low . only the number of carriers with the energy when the N high is the probability PA j f of carriers generated in the j-th small region is moved to (j-1) -th small region is as shown in Equation 7, The probability PA j b of moving to the (j + 1) th small area is as shown in Expression 8. Note that N low , N
The relative ratio of high can be easily calculated using Equation 2.

【0043】[0043]

【数7】 (Equation 7)

【0044】[0044]

【数8】 (Equation 8)

【0045】(4)図5に示すように、j−1番目の小
領域の電位がj番目の小領域の電位よりも高く、j+1
番目の小領域の電位がj−1番目の小領域の電位よりも
高い場合。
(4) As shown in FIG. 5, the potential of the (j-1) th small area is higher than the potential of the jth small area, and j + 1
The case where the potential of the small region is higher than the potential of the (j-1) th small region.

【0046】この場合には、j−1番目の小領域との間
の電位障壁を越えられるだけのエネルギーを持たないキ
ャリアは、j−1番目の小領域にも、j+1番目の小領
域にも移動することができず、再結合してしまう。
In this case, a carrier having no energy enough to cross the potential barrier between the (j-1) th sub-region and the (j-1) -th sub-region. They cannot move and rejoin.

【0047】また、j−1番目の小領域との間の電位障
壁を越えられるだけのエネルギーを持つが、j+1番目
の小領域との間の電位障壁を越えられるだけのエネルギ
ーを持たないキャリアは、j−1番目の小領域にのみ移
動することができる。
Further, carriers having energy enough to cross the potential barrier between the (j-1) th small region but not having enough energy to cross the potential barrier between the (j + 1) th small region are , J-1st small area only.

【0048】また、j+1番目の小領域との間の電位障
壁を越えられるだけのエネルギーを持つキャリアは、j
−1番目の小領域にも、j+1番目の小領域にも移動す
ることができるから、その移動確率は各々1/2とな
る。
A carrier having energy enough to cross the potential barrier between the (j + 1) th small region is j
Since it is possible to move to both the -1st small area and the j + 1th small area, the movement probability is 1 / each.

【0049】したがって、j−1番目の小領域との間の
電位障壁を越えられるだけのエネルギーを持たないキャ
リアの数をNlow、j−1番目の小領域との間の電位障
壁を越えられるだけのエネルギーを持つが、j+1番目
の小領域との間の電位障壁を越えられるだけのエネルギ
ーを持たないキャリアの数をNmid、j+1番目の小領
域との間の電位障壁を越えられるだけのエネルギーを持
つキャリアの数をNhi ghとすると、j番目の小領域で発
生したキャリアがj−1番目の小領域に移動する確率P
j fは、数9に示すようになり、j+1番目の小領域に
移動する確率PAj bは、数10に示すようになる。な
お、Nlow、Nmid、Nhighの相対比は数2を用いて簡単
に計算することができる。
Therefore, the number of carriers having no energy enough to exceed the potential barrier between the (j-1) th subregion and the potential barrier between the (j-1) th subregion is set to N low . The number of carriers that have only energy but do not have enough energy to cross the potential barrier between the (j + 1) th subregion is N mid , the number of carriers that can only cross the potential barrier between the (j + 1) th subregion. When the number of carriers with an energy and N hi gh, probability carriers generated in the j-th small region is moved to (j-1) -th small region P
A j f is as shown in Expression 9, and the probability PA j b of moving to the (j + 1) th small area is as shown in Expression 10. Note that the relative ratio of N low , N mid , and N high can be easily calculated using Equation 2.

【0050】[0050]

【数9】 (Equation 9)

【0051】[0051]

【数10】 (Equation 10)

【0052】(5)図6に示すように、j+1番目の小
領域の電位がj番目の小領域の電位よりも高く、j−1
番目の小領域の電位がj+1番目の小領域の電位よりも
高い場合。
(5) As shown in FIG. 6, the potential of the (j + 1) th small area is higher than the potential of the jth small area, and j−1
The case where the potential of the small region is higher than the potential of the (j + 1) th small region.

【0053】この場合には、j+1番目の小領域との間
の電位障壁を越えられるだけのエネルギーを持たないキ
ャリアは、j−1番目の小領域にも、j+1番目の小領
域にも移動することができず、再結合してしまう。
In this case, a carrier having no energy enough to cross the potential barrier between it and the (j + 1) th small area moves to both the (j-1) th small area and the (j + 1) th small area. Not be able to do so and rejoin.

【0054】また、j+1番目の小領域との間の電位障
壁を越えられるだけのエネルギーを持つが、j−1番目
の小領域との間の電位障壁を越えられるだけのエネルギ
ーを持たないキャリアは、j+1番目の小領域にのみ移
動することができる。
A carrier having energy enough to cross the potential barrier between the (j + 1) th small region but not having enough energy to cross the potential barrier between the (j-1) th small region is , J + 1-th sub-region only.

【0055】また、j−1番目の小領域との間の電位障
壁を越えられるだけのエネルギーを持つキャリアは、j
−1番目の小領域にも、j+1番目の小領域にも移動す
ることができるから、その確率は各々1/2となる。
The carriers having energy enough to cross the potential barrier between the (j-1) th small region are j
Since it is possible to move to both the −1st small area and the j + 1th small area, the probability is 1 / for each.

【0056】したがって、j+1番目の小領域との間の
電位障壁を越えられるだけのエネルギーを持たないキャ
リアの数をNlow、j+1番目の小領域との間の電位障
壁を越えられるだけのエネルギーを持つが、j−1番目
の小領域との間の電位障壁を越えられるだけのエネルギ
ーを持たないキャリアの数をNmid、j−1番目の小領
域との間の電位障壁を越えられるだけのエネルギーを持
つキャリアの数をNhi ghとすると、j番目の小領域で発
生したキャリアがj−1番目の小領域に移動する確率P
j fは、数11に示すようになり、j+1番目の小領域
に移動する確率PAj bは、数12に示すようになる。な
お、Nlow、Nmid、Nhighの相対比は数2を用いて簡単
に計算することができる。
Therefore, the number of carriers having no energy enough to cross the potential barrier between the (j + 1) th small region is set to N low , and the energy enough to cross the potential barrier between the (j + 1) th small region is set to N low . N mid , the number of carriers that have the energy but do not have enough energy to cross the potential barrier between the j-1st subregion and the number of carriers that can cross the potential barrier between the j-1st subregion. When the number of carriers with an energy and N hi gh, probability carriers generated in the j-th small region is moved to (j-1) -th small region P
A j f is as shown in Equation 11, the probability PA j b to move j + 1-th small region is as shown in Equation 12. Note that the relative ratio of N low , N mid , and N high can be easily calculated using Equation 2.

【0057】[0057]

【数11】 [Equation 11]

【0058】[0058]

【数12】 (Equation 12)

【0059】このようにして、素子領域を分割してなる
全ての小領域に関して、宇宙線中性子と素子領域の原子
との核反応により発生するキャリアが素子領域の表面側
に流れる確率PAj fと、素子領域の裏面側に流れる確率
PAj bとを計算する。
[0059] In this manner, for all the small regions obtained by dividing the element region, and the probability PA j f that carriers generated by nuclear reactions with atoms of cosmic ray neutron element regions flows on the surface side of the element region , The probability PA j b flowing on the back side of the element region is calculated.

【0060】次に、いままでのキャリアの移動確率の計
算では、移動するキャリアの再結合により収集電荷量が
減る効果を無視してきたので、キャリアの再結合による
消滅の効果を組み込むようにする。
Next, in the calculation of the carrier movement probability up to now, the effect of reducing the amount of collected charges due to the recombination of the moving carriers has been neglected, so that the effect of disappearance due to the recombination of the carriers is incorporated.

【0061】ここに、キャリアがΔxだけ進むのに必要
な時間をΔt、拡散係数をDとすると、拡散方程式から
数13が成立し、そして、拡散係数Dは数14で与えら
れるから、Δtは数15に示すようになる。
Here, assuming that the time required for the carrier to advance by Δx is Δt and the diffusion coefficient is D, Expression 13 holds from the diffusion equation, and the diffusion coefficient D is given by Expression 14, so that Δt is Equation 15 is obtained.

【0062】[0062]

【数13】 (Equation 13)

【0063】[0063]

【数14】 [Equation 14]

【0064】[0064]

【数15】 (Equation 15)

【0065】ここに、キャリアの再結合時間をτとする
と、キャリアが一つの小領域を通過する間に再結合によ
り消滅しない確率Fは、Δxを小領域の幅とすると、数
16で示すことができる。
Here, assuming that the recombination time of the carrier is τ, the probability F that the carrier does not disappear by recombination while passing through one small area is expressed by the following equation (16), where Δx is the width of the small area. Can be.

【0066】[0066]

【数16】 (Equation 16)

【0067】そこで、この確率Fを移動確率PAj f、P
j bに均等に掛け、j番目の小領域で発生したキャリア
の再結合による消滅を考慮した移動確率PBj f(=j−
1番目の小領域への移動確率)、PBj b(=j+1番目
の小領域への移動確率)を計算する。
Therefore, this probability F is calculated as the movement probability PA j f , P
Aj b is evenly multiplied, and the movement probability PB j f (= j−
PB j b (= probability of movement to the (j + 1) th small area) and PB j b (= movement probability to the first small area) are calculated.

【0068】但し、ここで言う再結合時間τは、デバイ
ス・シミュレーションに入っているものと同一というわ
けではなく、一種のフィッティング・パラメータと見た
ほうが良く、最終的には実験データにより最適化する。
However, the recombination time τ mentioned here is not necessarily the same as that included in the device simulation, but it is better to look at it as a kind of fitting parameter, and ultimately optimize it with experimental data. .

【0069】次に、j番目の小領域にキャリアをNOj
発生させ、移動確率PBj f、PBj bに基づいて、発生さ
せたキャリアが隣接小領域のうち、j−1番目の小領域
に移動するか、あるいは、j+1番目の小領域に移動す
るか、再結合で消滅するか否かを判定する。
Next, the carrier in the j-th small region N Oj number is generated, movement probability PB j f, based on the PB j b, carriers which have been generated out of the adjacent small regions, j-1 th small It is determined whether to move to the area, or to the (j + 1) th small area, or to disappear by recombination.

【0070】この判定条件は、一様乱数Rを用いて、数
17に示す手順を繰り返すことにより行う。そして、発
生させたキャリアの小領域間の移動を追跡し、素子領域
の表面に到達したキャリアを数えていく。
This determination condition is performed by repeating the procedure shown in Expression 17 using a uniform random number R. Then, the movement of the generated carriers between the small regions is tracked, and the number of carriers that have reached the surface of the element region is counted.

【0071】[0071]

【数17】 [Equation 17]

【0072】即ち、乱数Rが、0≦R≦PBj fの場合に
は、移動対象のキャリアをj−1番目の小領域に移動さ
せ、PBj f<R≦PBj f+PBj bの場合には、移動対象
のキャリアをj+1番目の小領域に移動させ、PBj f
PBj b<Rの場合には、次のキャリアについて判定す
る。この手順を繰り返して、キャリアの小領域間の移動
を追跡し、素子領域の表面に到達したキャリアを数えて
いく。
[0072] That is, the random number R is, in the case of 0 ≦ R ≦ PB j f is the carrier of the moving object is moved in (j-1) -th small region, PB j f <of R ≦ PB j f + PB j b In this case, the carrier to be moved is moved to the (j + 1) th small area, and PB j f +
If PB j b <R, the next carrier is determined. By repeating this procedure, the movement of carriers between the small regions is tracked, and the number of carriers that have reached the surface of the element region is counted.

【0073】ここに、最終的に素子領域の表面に到達し
たキャリア数をNjとすれば、収集されるキャリアの割
合Pjは、数18に示すようになる。そこで、全ての小
領域について、この割合を計算する。
Here, assuming that the number of carriers finally reaching the surface of the element region is N j , the ratio P j of collected carriers is as shown in Expression 18. Therefore, this ratio is calculated for all the small areas.

【0074】[0074]

【数18】 (Equation 18)

【0075】次に、各小領域内で発生する電荷量Qj
従来のセンシティブ・ボリューム法で計算できるので、
即ち、あらかじめ素子領域の表面からの深さごとに計算
されている宇宙線中性子により発生する電荷量に基づい
て、宇宙線中性子により各小領域に発生する電荷量Qj
を計算できるので、全発生電荷のうち、素子領域の表面
に収集される電荷量Qtotを数19で計算し、電荷量Q
totを定数倍して、宇宙線中性子ソフトエラー率を計算
する。
Next, the amount of charge Q j generated in each small area can be calculated by the conventional sensitive volume method.
That is, based on the amount of charge generated by cosmic ray neutrons calculated for each depth from the surface of the element region in advance, the amount of charge Q j generated in each small region by cosmic ray neutrons
Can be calculated, the charge amount Q tot collected on the surface of the element region among all the generated charges is calculated by Expression 19, and the charge amount Q tot is calculated.
Calculate cosmic ray neutron soft error rate by multiplying tot by a constant.

【0076】[0076]

【数19】 [Equation 19]

【0077】ここに、図7、図9、図11は半導体装置
の素子領域の実際の不純物濃度分布の例を示す図、図
8、図10、図12は、それぞれ、図7、図9、図11
に示す不純物濃度分布を有する半導体装置の宇宙線中性
子ソフトエラー率の実験値及び本発明の一実施形態によ
る計算値を示す図である。
Here, FIGS. 7, 9 and 11 show examples of the actual impurity concentration distribution in the element region of the semiconductor device, and FIGS. 8, 10 and 12 respectively show FIGS. FIG.
FIG. 9 is a diagram showing experimental values of cosmic ray neutron soft error rates of semiconductor devices having the impurity concentration distribution shown in FIG.

【0078】なお、図8、図10、図12において、横
軸は収集電荷量、縦軸は宇宙線中性子ソフトエラー率を
示し、縦軸は、ある電荷量以上の電荷量を収集させる割
合を積分したものを任意スケールで示しており、破線B
1、B2、B3は宇宙線中性子ソフトエラー率の実験
値、実線C1、C2、C3は宇宙線中性子ソフトエラー
率の本発明の一実施形態による計算値を示している。但
し、数16のヒッティング・パラメータτを0.1μsec
として計算してある。
In FIGS. 8, 10, and 12, the horizontal axis represents the collected charge, the vertical axis represents the cosmic ray neutron soft error rate, and the vertical axis represents the rate at which a certain charge or more is collected. The integration is shown on an arbitrary scale, and the broken line B
Reference numerals 1, B2, and B3 indicate experimental values of the cosmic ray neutron soft error rate, and solid lines C1, C2, and C3 indicate calculated values of the cosmic ray neutron soft error rate according to the embodiment of the present invention. However, the hitting parameter τ in Equation 16 is set to 0.1 μsec.
It is calculated as

【0079】このように、本発明の一実施形態によれ
ば、半導体装置の素子領域を深さ方向に複数の小領域に
分割し、各小領域の内部の不純物濃度分布を一定と近似
し、各小領域について、隣接小領域との電位差δVを計
算する工程が実行されるので、素子領域の不純物濃度分
布を各小領域間の電位差δVとして反映させることがで
きる。
As described above, according to one embodiment of the present invention, the element region of the semiconductor device is divided into a plurality of small regions in the depth direction, and the impurity concentration distribution inside each small region is approximated to be constant. Since the process of calculating the potential difference δV between adjacent small regions is performed for each small region, the impurity concentration distribution of the element region can be reflected as the potential difference δV between the small regions.

【0080】また、隣接小領域との電位差δVに基づい
て、宇宙線中性子により各小領域に発生するキャリアが
再結合しないとした場合に隣接小領域に移動する確率P
j f、PAj bを計算する工程が実行されるので、宇宙線
中性子により各小領域に発生するキャリアが、再結合し
ないとした場合に、隣接する小領域に移動する確率PA
j f、PAj bを精度高く計算することができる。
Further, based on the potential difference δV from the adjacent small region, if carriers generated in each small region due to cosmic ray neutrons do not recombine, the probability of moving to the adjacent small region, P
Since the process of calculating A j f and PA j b is executed, the probability PA that the carriers generated in each sub-region due to cosmic ray neutrons will move to the adjacent sub-region if they do not recombine.
j f and PA j b can be calculated with high accuracy.

【0081】また、宇宙線中性子により各小領域に発生
するキャリアが各小領域を通過する場合に再結合により
消滅しない確率Fを計算する工程と、宇宙線中性子によ
り各小領域に発生するキャリアが再結合しないとした場
合に隣接小領域に移動する確率PAj f、PAj bに、宇宙
線中性子により各小領域に発生するキャリアが各小領域
を通過する場合に再結合により消滅しない確率Fを掛け
る工程とが実行されるので、宇宙線中性子により各小領
域に発生するキャリアが隣接小領域に移動する確率PB
j f、PBj bを精度高く計算することができる。
Further, a step of calculating a probability F that carriers generated in each small region by cosmic ray neutrons do not disappear by recombination when passing through each small region, and a step of calculating the probability F of carriers generated in each small region by cosmic ray neutrons. probability PA j f to move to the adjacent small areas when not recombine, the PA j b, probability does not disappear by recombination when carriers generated in each small region by cosmic ray neutrons passing through each small region F Is carried out, the probability PB that carriers generated in each small area by cosmic ray neutrons move to the adjacent small area is obtained.
j f and PB j b can be calculated with high accuracy.

【0082】また、宇宙線中性子により各小領域に発生
するキャリアが隣接小領域に移動する確率PBj f、PB
j bに基づいて、宇宙線中性子により各小領域に発生する
キャリアの小領域間の移動をモンテカルロ法により追跡
する工程が実行されるので、宇宙線中性子により各小領
域に発生するキャリアが素子領域の表面に到達する確率
jを精度高く計算することができる。
Further, the probability PB j f , PB jf that the carriers generated in each small region by cosmic ray neutrons move to the adjacent small region
Based on the j b , a step of tracking the movement of carriers generated in each small region by cosmic ray neutrons between the small regions by the Monte Carlo method is executed, so that the carriers generated in each small region by the cosmic ray neutrons are generated in the element region. the probability P j reaching the surface of the can be accurately calculated.

【0083】また、あらかじめ素子領域の表面からの深
さごとに計算されている宇宙線中性子により発生する電
荷量に基づいて、宇宙線中性子により各小領域に発生す
る電荷量Qjを計算する工程が実行されるので、宇宙線
中性子により各小領域に発生する電荷量Qjを精度高く
計算することができる。
[0083] Further, based on the amount of charge generated by cosmic ray neutrons are calculated for each depth from the surface of the advance element region, calculating a charge amount Q j generated in each small region by cosmic ray neutron because There is executed, it is possible to calculate high accuracy the amount of charge Q j generated in each small region by cosmic ray neutron.

【0084】また、宇宙線中性子により各小領域に発生
するキャリアが素子領域の表面に到達する確率Pjに、
宇宙線中性子により各小領域に発生する電荷量Qjを掛
けることにより、各小領域ごとに素子領域の表面に収集
される電荷量Pj・Qjを計算する工程と、各小領域ごと
に素子領域の表面に収集される電荷量の総和ΣPj・Qj
を計算する工程とが実行されるので、全ての小領域から
素子領域の表面に収集される電荷量Qtotを精度高く計
算することができる。
Further, the probability P j that carriers generated in each small region by cosmic ray neutrons reach the surface of the element region is expressed by:
Calculating a charge amount P j · Q j collected on the surface of the element region for each small region by multiplying the charge amount Q j generated in each small region by cosmic ray neutrons; Sum of electric charges collected on the surface of the element region ΣP j · Q j
Is calculated, the amount of charge Q tot collected on the surface of the element region from all the small regions can be calculated with high accuracy.

【0085】このように、本発明の一実施形態によれ
ば、全ての小領域から素子領域の表面に収集される電荷
量Qtot を精度高く計算することができるので、宇宙線
中性子ソフトエラー率を精度高く計算することができ、
宇宙線中性子ソフトエラーに強い半導体装置を生産する
ための的確な指針を与えることができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the amount of charge Q tot collected on the surface of the element region from all the small regions can be calculated with high accuracy. Can be calculated with high accuracy,
An accurate guideline for producing a semiconductor device resistant to cosmic-ray neutron soft errors can be provided.

【0086】[0086]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、素子領
域の表面側に収集される電荷量を精度高く計算すること
ができるので、精度の高い宇宙線中性子ソフトエラー率
を計算することができ、宇宙線中性子ソフトエラーに強
い半導体装置を生産するための的確な指針を与えること
ができる。
As described above, according to the present invention, the amount of electric charge collected on the surface side of the element region can be calculated with high accuracy, so that the cosmic ray neutron soft error rate with high accuracy can be calculated. And provides an accurate guideline for producing a semiconductor device resistant to cosmic-ray neutron soft errors.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態を説明するための図(素子
領域の実際の不純物濃度分布の例及び素子領域を深さ方
向に複数の小領域に分割して各小領域の不純物濃度分布
を一定と近似した場合の素子領域の不純物濃度分布を示
す図)である。
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention (an example of an actual impurity concentration distribution of an element region and an impurity concentration distribution of each small region by dividing an element region into a plurality of small regions in a depth direction). FIG. 9 is a diagram showing an impurity concentration distribution in an element region when is approximated to be constant.

【図2】本発明の一実施形態を説明するための図(宇宙
線中性子により小領域に発生するキャリアの隣接小領域
への移動確率を説明するための図)である。
FIG. 2 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention (a diagram for explaining a probability of a carrier generated in a small region by a cosmic ray neutron to move to an adjacent small region).

【図3】本発明の一実施形態を説明するための図(宇宙
線中性子により小領域に発生するキャリアの隣接小領域
への移動確率を説明するための図)である。
FIG. 3 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention (a diagram for explaining a probability of a carrier generated in a small region by a cosmic ray neutron to move to an adjacent small region).

【図4】本発明の一実施形態を説明するための図(宇宙
線中性子により小領域に発生するキャリアの隣接小領域
への移動確率を説明するための図)である。
FIG. 4 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention (a diagram for explaining a probability of a carrier generated in a small region by a cosmic ray neutron to move to an adjacent small region).

【図5】本発明の一実施形態を説明するための図(宇宙
線中性子により小領域に発生するキャリアの隣接小領域
への移動確率を説明するための図)である。
FIG. 5 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention (a diagram for explaining a probability of a carrier generated in a small region by a cosmic ray neutron to move to an adjacent small region).

【図6】本発明の一実施形態を説明するための図(宇宙
線中性子により小領域に発生するキャリアの隣接小領域
への移動確率を説明するための図)である。
FIG. 6 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention (a diagram for explaining a probability of a carrier generated in a small region by a cosmic ray neutron to move to an adjacent small region).

【図7】本発明の一実施形態を説明するための図(素子
領域の実際の不純物濃度分布の例を示す図)である。
FIG. 7 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention (a diagram showing an example of an actual impurity concentration distribution in an element region);

【図8】本発明の一実施形態を説明するための図(宇宙
線中性子ソフトエラー率の実験値及び本発明の一実施形
態による計算値を示す図)である。
FIG. 8 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention (a diagram showing experimental values of cosmic ray neutron soft error rates and calculated values according to an embodiment of the present invention).

【図9】本発明の一実施形態を説明するための図(素子
領域の実際の不純物濃度分布の例を示す図)である。
FIG. 9 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention (a diagram showing an example of an actual impurity concentration distribution in an element region).

【図10】本発明の一実施形態を説明するための図(宇
宙線中性子ソフトエラー率の実験値及び本発明の一実施
形態による計算値を示す図)である。
FIG. 10 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention (a diagram showing experimental values of cosmic ray neutron soft error rates and calculated values according to an embodiment of the present invention).

【図11】本発明の一実施形態を説明するための図(素
子領域の実際の不純物濃度分布の例を示す図)である。
FIG. 11 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention (a diagram showing an example of an actual impurity concentration distribution in an element region).

【図12】本発明の一実施形態を説明するための図(宇
宙線中性子ソフトエラー率の実験値及び本発明の一実施
形態による計算値を示す図)である。
FIG. 12 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention (a diagram showing experimental values of cosmic ray neutron soft error rates and calculated values according to an embodiment of the present invention).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A1 素子領域の実際の不純物濃度分布の例 A2 素子領域を深さ方向に複数の小領域に分割して各
小領域の不純物濃度分布を一定と近似した場合の素子領
域の不純物濃度分布 B1〜B3 宇宙線中性子ソフトエラー率の実験値 C1〜C3 宇宙線中性子ソフトエラー率の本発明の一
実施形態による計算値
A1 Example of actual impurity concentration distribution of element region A2 Impurity concentration distribution of element region when element region is divided into a plurality of small regions in the depth direction and impurity concentration distribution of each small region is approximated to be constant B1 to B3 Experimental value of cosmic ray neutron soft error rate C1 to C3 Calculated value of cosmic ray neutron soft error rate according to one embodiment of the present invention

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体装置の素子領域を深さ方向に複数の
小領域に分割し、宇宙線中性子により各小領域に発生す
るキャリアが隣接小領域に移動する確率を計算する工程
と、 前記宇宙線中性子により各小領域に発生するキャリアが
隣接小領域に移動する確率に基づいて、前記宇宙線中性
子により各小領域に発生するキャリアが前記素子領域の
表面に到達する確率を計算する工程と、 前記宇宙線中性子により各小領域に発生するキャリアが
前記素子領域の表面に到達する確率に基づいて、全ての
小領域から前記素子領域の表面に収集される電荷量を計
算する工程と、 前記全ての小領域から前記素子領域の表面に収集される
電荷量に基づいて、前記半導体装置の宇宙線中性子ソフ
トエラー率を計算する工程とを含んでいることを特徴と
する宇宙線中性子ソフトエラー率計算方法。
A step of dividing an element region of a semiconductor device into a plurality of small regions in a depth direction and calculating a probability that carriers generated in each of the small regions by cosmic ray neutrons move to an adjacent small region; Based on the probability that carriers generated in each small region by line neutrons move to adjacent small regions, calculating the probability that carriers generated in each small region by the cosmic ray neutrons reach the surface of the element region, Based on the probability that carriers generated in each small region by the cosmic ray neutrons reach the surface of the element region, calculating the amount of charge collected on the surface of the element region from all the small regions, Calculating a cosmic ray neutron soft error rate of the semiconductor device based on the amount of electric charge collected on the surface of the element region from the small region of the cosmic ray. Neutron soft error rate calculation method.
【請求項2】前記宇宙線中性子により各小領域に発生す
るキャリアが隣接小領域に移動する確率を計算する工程
は、 各小領域の内部の不純物濃度分布を一定と近似し、各小
領域について、隣接小領域との電位差を計算する工程
と、 前記隣接小領域との電位差に基づいて、前記宇宙線中性
子により各小領域に発生するキャリアが再結合しないと
した場合に隣接小領域に移動する確率を計算する工程
と、 前記宇宙線中性子により各小領域に発生するキャリアが
各小領域を通過する場合に再結合により消滅しない確率
を計算する工程と、 前記宇宙線中性子により各小領域に発生するキャリアが
再結合しないとした場合に隣接小領域に移動する確率
に、前記宇宙線中性子により各小領域に発生するキャリ
アが各小領域を通過する場合に再結合により消滅しない
確率を掛ける工程とを含んでいることを特徴とする請求
項1記載の宇宙線中性子ソフトエラー率計算方法。
2. The step of calculating the probability that carriers generated in each small region by cosmic ray neutrons move to an adjacent small region includes the step of: approximating the impurity concentration distribution inside each small region to be constant; Calculating the potential difference between the adjacent small area, and moving to the adjacent small area if the carriers generated in each small area by the cosmic ray neutrons do not recombine based on the potential difference between the adjacent small area. A step of calculating a probability; a step of calculating a probability that carriers generated in each small region by the cosmic ray neutrons will not disappear by recombination when passing through each small region; If carriers that do not recombine move to adjacent small regions, the probability that the carriers generated in each small region by the cosmic ray neutrons will be recombined when passing through each small region. Multiplying the probability of non-extinction by a cosmic ray neutron soft error rate according to claim 1.
【請求項3】前記宇宙線中性子により各小領域に発生す
るキャリアが前記素子領域の表面に到達する確率を計算
する工程は、 前記宇宙線中性子により各小領域に発生するキャリアが
隣接小領域に移動する確率に基づいて、前記宇宙線中性
子により各小領域に発生するキャリアの小領域間の移動
をモンテカルロ法により追跡する工程を含んでいること
を特徴とする請求項1又は2記載の宇宙線中性子ソフト
エラー率計算方法。
3. The step of calculating the probability that carriers generated in each small region by the cosmic ray neutrons reach the surface of the element region, wherein the carriers generated in each small region by the cosmic ray neutrons are located in adjacent small regions. 3. The cosmic ray according to claim 1, further comprising a step of tracking, by a Monte Carlo method, the movement of the carrier generated in each of the small areas by the cosmic ray neutrons, based on a probability of the movement. Neutron soft error rate calculation method.
【請求項4】前記全ての小領域から前記素子領域の表面
に収集される電荷量を計算する工程は、 あらかじめ前記素子領域の表面からの深さごとに計算さ
れている宇宙線中性子により発生する電荷量に基づい
て、宇宙線中性子により各小領域に発生する電荷量を計
算する工程と、 前記宇宙線中性子により各小領域に発生するキャリアが
前記素子領域の表面に到達する確率に、前記宇宙線中性
子により各小領域に発生する電荷量を掛けることによ
り、各小領域ごとに前記素子領域の表面に収集される電
荷量を計算する工程と、 前記各小領域ごとに前記素子領域の表面に収集される電
荷量の総和を計算する工程とを含んでいることを特徴と
する請求項1、2又は3記載の宇宙線中性子ソフトエラ
ー率計算方法。
4. The step of calculating the amount of charge collected on the surface of the element region from all of the small regions is generated by cosmic ray neutrons that are calculated in advance for each depth from the surface of the element region. Calculating the amount of charge generated in each small region by cosmic ray neutrons based on the amount of charge; and calculating the probability that carriers generated in each small region by the cosmic ray neutrons reach the surface of the element region. A step of calculating the amount of charge collected on the surface of the element region for each small region by multiplying the amount of charge generated in each small region by line neutrons; Calculating a total amount of collected electric charges. 4. The method according to claim 1, further comprising the step of calculating a cosmic ray neutron soft error rate.
【請求項5】前記半導体装置の宇宙線中性子ソフトエラ
ー率を計算する工程は、 前記全ての小領域から前記素子領域の表面に収集される
電荷量を定数倍する工程を含んでいることを特徴とする
請求項1、2、3又は4記載の宇宙線中性子ソフトエラ
ー率計算方法。
5. The method according to claim 1, wherein the step of calculating the cosmic ray neutron soft error rate of the semiconductor device includes a step of multiplying the amount of charge collected on the surface of the element region from all the small regions by a constant. The method for calculating a cosmic ray neutron soft error rate according to claim 1, 2, 3, or 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100704333B1 (en) 2004-03-25 2007-04-10 가부시끼가이샤 르네사스 테크놀로지 Semiconductor device evaluation support method and apparatus, and computer-readable recording medium
KR100818063B1 (en) * 2000-03-06 2008-03-31 소니 가부시끼 가이샤 Transportation method for a semiconductor device and transportation route selection method for a semiconductor device
JP2011504581A (en) * 2007-10-26 2011-02-10 ヨーロピアン エアロノーティック ディフェンス アンド スペース カンパニー イーズ フランス Method for determining particle sensitivity of electronic components
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