(57)【要約】【課題】フリップフロップ回路等を用いた状態保持型の半導体記憶素子における、宇宙線ソフトエラー率計算において、高速で精度の高い計算を行う。【解決手段】三次元のデバイスシミュレーションから得られた過渡電流を元に、長期減衰成分を除いたエラー主因電流を抽出し、このエラー主因電流に基づいて得られた臨界電荷量と電荷収集率を元に、電荷収集計算が再現できる収集モデルを構築し、そのモデルをモンテカルロシミュレーションの電荷収集計算部に組込む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フリップフロップ回路等を用いた状態保持型の半導体記憶素子を対象とし、
三次元デバイスシミュレーターで、デバイスの有感度領域において、少なくとも、直交する三軸方向の一つから入射する宇宙線起因の二次粒子による第一の過渡電流を求め、次に該第一の過渡電流から長期減衰成分を除去した第一のエラー主因電流波形を算出し、該第一のエラー主因電流波形から臨界電荷量を求める過程を持ち、
該三次元デバイスシミュレーターで、入射位置を変えながら、直交する三軸方向から入射する宇宙線起因の二次粒子による第二の過渡電流群を求め、該第二の過渡電流群から長期減衰成分を除去した第二のエラー主因電流波形群を算出し、該第二のエラー主因電流波形群を時間積分して収集電荷量群を求め、該収集電荷量群を発生した総電荷量群で割る事で、電荷収集率群を求める過程を持ち、
該二次粒子の核種・発生頻度・運動方向・運動エネルギー及び半導体の阻止能のデータとデバイスのレイアウトデータに加え、該臨界電荷量と該電荷収集率群とをモンテカルロ統計計算に組み込んで計算することを特徴とする宇宙線ソフトエラー率計算方法。
【請求項２】
前記第一の過渡電流及び前記第二の過渡電流の終端付近において、電流波形をＩ＝Ｉ０＊ｅｘｐ（−ｔ／τ）と時間ｔに対する指数減衰形と扱い、τが１００ｐｓｅｃ以上の値を持つ場合を該長期減衰成分と見なすことを特徴とする請求項１記載の宇宙線ソフトエラー率計算方法。
【請求項３】
前記臨界電荷量を求める過程において、
前記第一の過渡電流から長期減衰成分を除去して得られた、前記第一のエラー主因電流波形をパルスジェネレーターによって再現し、実デバイスに係数倍して入力し、ビット反転を生じた場合に、係数倍した該第一のエラー主因電流波形を時間積分することで臨界電荷量として算出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の宇宙線ソフトエラー率計算方法。
【請求項４】
前記臨界電荷量を求める過程において、
前記第一の過渡電流から長期減衰成分を除去して得られた、前記第一のエラー主因電流波形を回路シミュレータ中のデバイスモデルに係数倍して入力し、ビット反転を生じた場合に、係数倍した該第一のエラー主因電流波形を時間積分することで臨界電荷量として算出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の宇宙線ソフトエラー率計算方法。
【請求項５】
宇宙線起因の二次粒子の飛程を、デバイス内の有感度領域に収まる最大線分の１０分の１以下の長さ以下の線分に分け、発生電荷量を平均的に、それぞれの線分に振り分けることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかの項記載の宇宙線ソフトエラー率計算方法。
【請求項６】
宇宙線起因の二次粒子の飛程を、デバイス内の有感度領域に収まる最大線分の１０分の１以下の長さ以下の線分に分け、単位長さ当りの発生電荷量を該二次粒子の起点から位置の関数として求め、それぞれの線分に振り分けることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかの項記載の宇宙線ソフトエラー率計算方法。
【請求項７】
宇宙線ソフトエラー率計算において、請求項１ないし請求項６のいずれかの項記載の計算方法を内蔵することを特徴とする宇宙線ソフトエラー率計算装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＳＲＡＭやロジック回路等の半導体素子あるいはＬＳＩのソフトエラー抑制の基礎となる、中性子や陽子やπ中間子などの宇宙線ソフトエラー率を計算する計算方法及び計算装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子やＬＳＩにおけるソフトエラーは、充填材中のウラン・トリチウム等の放射性元素の原子が崩壊して発生するα線が、ｐｎ接合を通過した際に生じる電子・正孔対による過渡電流によって、回路内でビット反転、つまり”０”を”１”、あるいは”１”を”０”にするためによる。このα線ソフトエラー対策としては、放射性元素による汚染を防ぐことで解決が図られた。
【０００３】
一方、α線同様な、宇宙線中の中性子起因によるソフトエラー現象も問題になってきている。この現象がα線ソフトエラー並かそれ以上の重大事であると認識されたのは、Ｔ．  Ｊ．  Ｏ’Ｇｏｒｍａｎ，”Ｔｈｅ  Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｃｏｓｍｉｃ  Ｒａｙｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｓｏｆｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ  ｏｆ  ａ  ＤＲＡＭ  ａｔ  ｇｒｏｕｎｄ  ｌｅｖｅｌ”，  ＩＥＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖ．，  ｖｏｌ．  ＥＤ−４１，  ｐ．５３３，  １９９４  以降である（非特許文献１）。地上に降り注ぐ宇宙線の中性子が半導体をなす原子（例えば、シリコン）と衝突し、原子核が壊れて高エネルギーのイオン化した二次粒子を発生し、それが走行することでα線同様に電子・正孔対を発生させるため、ソフトエラーに繋がる。このソフトエラーは、原因が宇宙から降り注ぐ透過力の強い中性子のために、放射性元素による汚染を防ぐ手法では対応できない。更に航空機の飛行する高高度では、中性子数は増加し、同じく宇宙線である陽子やπ中間子によるソフトエラーも生じる。
【０００４】
そこで、半導体記憶装置の構造、具体的には不純物分布・電位分布、記憶素子の配置をソフトエラーに強くなるように設計しなければならない。そのためには、前もってこのような半導体記憶装置の構造におけるソフトエラー率が予測できなければならない。ゆえに、宇宙線ソフトエラー率計算方法や計算装置が必要とされる。
【０００５】
このようなソフトエラー率計算としては、モンテカルロシミュレーションを用いて、宇宙線起因のイオン化した二次粒子が有感度領域体積を横切る際の電荷を収集して、臨界電荷量以上の発生電荷が生じた時をソフトエラーとして判定して、そのイベントを平均して、エラー率を判定する方法がある。（例えば、非特許文献２、３参照。）。
【０００６】
【非特許文献１】
Ｔ．  Ｊ．  Ｏ’Ｇｏｒｍａｎ，  ”Ｔｈｅ  Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｃｏｓｍｉｃ  Ｒａｙｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｓｏｆｔ  ＥｒｒｏｒＲａｔｅ  ｏｆ  ａ  ＤＲＡＭ  ａｔ  ｇｒｏｕｎｄ  ｌｅｖｅｌ”，  ＩＥＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖ．，  １９９４  ｖｏｌ．  ＥＤ−４１，  ｐ．５３３
【非特許文献２】
Ｐ．  Ｃ．  Ｍｕｒｌｅｙ  ａｎｄ  Ｇ．  Ｒ．  Ｓｒｉｎｉｖａｓａｎ，  ”Ｓｏｆｔ−ｅｒｒｏｒ  Ｍｏｎｔｅ  Ｃａｒｌｏ  ｍｏｄｅｒｉｎｇ  ｐｒｏｇｒａｍ，  ＳＥＭＭ”，ＩＢＭ  Ｊ．  Ｒｅｓ．  Ｄｅｖｅｌｏｐ．  １９９６  Ｖｏｌ．  ４０，  Ｎｏ．  １，  ｐ．１０９
【非特許文献３】
Ｙ．  Ｔｏｓａｋａ  ｅｔ  ａｌ．，”Ｉｍｐａｃｔ  ｏｆ  Ｃｏｓｍｉｃ  Ｒａｙ  Ｎｅｕｔｒｏｎ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｏｆｔ  Ｅｒｒｏｒｓ  ｏｎ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｕｂｍｉｃｒｏｎ  ＣＭＯＳ  ｃｉｒｃｕｉｔｓ”，１９９６  Ｓｙｍｐ．  ＶＬＳＩ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｄｉｇ．  Ｔｅｃｈ．  Ｐａｐｅｒｓ，  ｐ．１４８
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のソフトエラー率計算方法やソフトエラー率計算装置では、α線や宇宙線中性子を起源とする二次粒子（イオン）によって拡散層領域を含む有感度領域で発生した電荷量を直接計算するか、デバイスシミュレーターに基づいて収集電荷量と発生電荷量との比である電荷収集率をあらかじめ求めることで、収集される電荷量を計算するかしていた。しかし、ＳＲＡＭ等に用いられるフリップフロップ回路は、その“１”，“０”となるところが安定な状態になる故に保持回路として使用されるように、電位変動のノイズに強く、少々の擾乱ではエラーは生じない。そのため、この二次粒子によって生じる電流の波形によってはエラーとなったり、ならなかったりする場合がある。具体的に言えば、二次粒子がＰＮ接合部を横切って、ファンネル電流として短時間（数ｐｓｅｃ以下）で収集される場合と、拡散層の外部ＰＮ接合部から遠いところで電荷が発生し、拡散電流で長時間（１ｎｓｅｃ程度）で収集される場合、過渡電流の時間積分では同じ収集電荷量になっても、前者ではビット反転が生じ、後者ではビット反転が生じないことがある。つまり、従来の直接計算による発生電荷量そのままの収集電荷量や、あるいはデバイスシミュレーターに基づいて収集電荷量と発生電荷量との比である電荷収集率をあらかじめ求めることで計算した収集電荷量と、臨界電荷量と比較するという手段では、誤ったエラー判定を生じ、正確なエラー率が計算できないことになる。
【０００８】
一方、正確なソフトエラー率計算を行うとすれば、モンテカルロシミュレーションにおいて、二次粒子が有感度領域体積を横切る場合について、１回１回三次元デバイスシミュレーションを行い、その時の発生電流を回路シミュレータに通して、ビット反転の有無を調べて、ビット反転が生じた場合をソフトエラーとして判定して、そのエラーイベントを平均して、エラー率を算定すれば良いが、この場合、三次元デバイスシミュレーションは１回当り数時間掛かるため、統計上、精度がとれる試行回数（１０〜１００万回）だけ計算することは数十年を要するので現実的ではない。
【０００９】
本発明は、このような状況を鑑み、高速で精度の高い電荷収集計算組み込んだ、ＳＲＡＭやロジック回路などフリップフロップ回路を用いた半導体装置における、宇宙線ソフトエラー率計算方法及び計算装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
三次元のデバイスシミュレーションから得られた過渡電流波形から、時定数の長い電流成分（長期減衰成分）を除去し、その残ったエラー主因電流成分をパルスジェネレーターで再現し、係数倍して実際の回路に入力するか、エラー主因電流成分を回路シミュレータ中のデバイスモデルに入力し、ビット反転した場合に、この電流を時間積分したものを臨界電荷量とみなす。
【００１１】
次に、直交する三軸方向から入射した二次粒子（イオン）によるそれぞれの過渡電流から、時定数の長い収集電流成分を除去し、その残ったエラー主因電流の時間積分した電荷量を、二次粒子の入射した際に発生した総電荷量で割ったものを、フリップフロップ回路における電荷収集率とみなすことで、電荷収集が再現できる電荷収集モデルを構築し、そのモデルをモンテカルロ統計計算装置の電荷収集計算部に組込んでソフトエラー率計算を行う。このようにすれば臨界電荷量と収集電荷量を比較するエラー判定において、二次粒子がデバイスを走行する際に発生する電荷のうち、ソフトエラーエラーに寄与する成分だけを抜き出すことが可能となる。従って、高速で現実に即した宇宙線ソフトエラー率計算方法及び計算装置が実現できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施例について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は宇宙線ソフトエラー率計算方法及び計算装置における計算過程を示す図である。まず三次元デバイスシミュレーションに基づいて、二次粒子による電荷をデバイス中に発生させ、それによる過渡電流波形を得る。この電流から長期減衰成分を除去した波形を取り出す。
【００１４】
次にパルスジェネレーターで、前述の過程で得られた電流波形を再現し、係数倍して、実デバイスに入力し、ビット反転が生じるかを判定する。ビット反転が生じた場合の電流波形の時間積分を臨界電荷量とする。
【００１５】
次に三次元デバイスシミュレーターによって、三軸直交方向からの入射位置を変えた二次粒子による過渡電流波形を得て、これらのこの電流から長期減衰成分を除去した波形を取り出し、その電流の時間積分で得られた電荷量を収集電荷量とすることで、元の発生電荷量との比を電荷収集率とする。
【００１６】
前述のように得られた臨界電荷量と電荷収集率に加えて、エラー源の二次粒子データ（核反応による核種・発生頻度・運動方向・運動エネルギーの分布、半導体がこの二次粒子に及ぼす阻止能等）とデバイスのレイアウトデータをモンテカルロ統計計算機に入力することで、ソフトエラー率を算出する。
【００１７】
モンテカルロ統計計算機は、一様な乱数を発生させることで統計計算を行う装置であるが、擬似乱数発生アルゴリズムを用いることでコンピュータによる代替化も可能である。
【００１８】
図２の（ａ）と（ｂ）には三次元デバイスシミュレーションに用いるＮＭＯＳとＰＭＯＳのデバイスの構造の一部を示す。
【００１９】
図２（ａ）はＮＭＯＳトランジスタであり、Ｐ型半導体基板１上にＰウェル領域２があり、その上部にＨｉｇｈ電圧が印加されたＮ＋型拡散領域３があり、ゲート電極４を挟んでＮ＋型拡散領域５があり、ゲート電極４とＮ＋型拡散領域５は接地され、Ｌｏｗ電圧となっている。このトランジスタはＳＴＩ（浅溝絶縁層）６によって他のトランジスタ等と分離されている。
【００２０】
図２（ｂ）はＰＭＯＳトランジスタであり、Ｐ型半導体基板１上にＮウェル領域７があり、その上部にＬｏｗ電圧が印加されたＰ＋型拡散領域８があり、ゲート電極９を挟んでＰ＋型拡散領域１０があり、Ｎウェル領域７とゲート電極９とＰ＋型拡散領域１０はＨｉｇｈ電圧となっている。このトランジスタもＳＴＩ（浅溝絶縁層）６によって他のトランジスタ等と分離されている。
【００２１】
図２（ａ）において二次粒子がこのＮＭＯＳ中を走れば、ＨｉｇｈレベルにあるＮ＋型拡散層領域３に電子（負電荷）が収集される。次に、図２（ｂ）において二次粒子がＰＭＯＳ中を走れば、ＬｏｗレベルにあるＰ＋型拡散層８に正孔（正電荷）が収集される。以降、ＰＭＯＳの場合は、収集電荷の種類がＮＭＯＳと異なるだけで、ＮＭＯＳと同様に扱えるため説明を省く。
【００２２】
図３ではこの図２の構造において、宇宙線起因二次粒子による過渡電流波形を得、更にこの電流から長期減衰成分を除去したエラー主因電流を抽出するプロセス並びに、前述の電荷収集率を求めるプロセスを詳細に示す。
【００２３】
図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で、三次元デバイスシミュレーションによる三軸直交の二次粒子の入射（Ｚ方向、Ｘ方向、Ｙ方向）とその際に発生した過渡電流と、そこから長期減衰成分を差し引いた電流を示している。過渡電流の終期、つまり電流が発生して１ｎｓｅｃほど経過した時点では、ほとんどが長期減衰成分であり、この電流の式は次のように記述できる。
【００２４】
Ｉ＝Ｉ０＊ｅｘｐ（−ｔ／τ）    （式１）
ここで、ｔが経過時間で、Ｉがその時の電流である。未定パラメータは、Ｉ０とτの２つである。Ｉ０とτは、少なくとも２つの時点のｔ，Ｉが分かれば一意に計算でき、時点が２点を越える場合は最小二乗法を使って算出できる。よって求められた長期減衰成分を元の過渡電流から引くことで、図３の電流グラフに示すようにビット反転すなわちエラーを引き起こすエラー主因電流成分を抽出できる。
【００２５】
図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、三軸毎に、この抽出した電流の時間積分を収集電荷量とし、元の発生電荷量との比を電荷収集率とする。二次粒子の入射位置を変えることで、入射位置毎の電荷収集率が得られる。
【００２６】
但し、実際の二次粒子の入射方向は直交軸から外れた斜め入射が主体であるので、電荷収集率は斜め成分に対応する必要がある。ここで原点を拡散領域中心の表面部として、今座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）の入射位置における、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向それぞれの収集率は、それぞれの入射した二次元座標（Ｙ１，Ｚ１），（Ｘ１，Ｚ１），（Ｘ１，Ｙ１）の関数、つまりＣｘ（Ｙ１，Ｚ１），Ｃｙ（Ｘ１，Ｚ１），Ｃｚ（Ｘ１，Ｙ１）として前述の算出過程で得られる。この場合、二次粒子のベクトルがＺ軸から角度θ、二次粒子のベクトルのＸＹ平面の投影ベクトルが、Ｘ軸と成す角度φとすると、この座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）での二次粒子斜め入射時の電荷収集率は、次式の電荷収集モデルで表現できる。
【００２７】
Ｃ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）＝Ｃｘ（Ｙ１，Ｚ１）ｓｉｎ２θｃｏｓ２φ＋Ｃｙ（Ｘ１，Ｚ１）ｓｉｎ２θｓｉｎ２φ＋Ｃｚ（Ｘ１，Ｙ１）ｃｏｓ２θ      （式２）
但し、Ｃｘ（Ｙ１，Ｚ１），  Ｃｙ（Ｘ１，Ｚ１）は三次元デバイスシミュレーションの結果をそのまま使えるが、Ｃｚ（Ｘ１，Ｙ１）については基板方向の特性を考慮する必要がある。デバイスがＳＯＩデバイスであるなら、電荷収集領域に埋め込み絶縁層による境界があるので三次元デバイスシミュレーションの結果をそのまま使える。しかし、基板が半導体で連続している場合、次のように考える必要がある。
【００２８】
いま垂直に座標（Ｘ，Ｙ）に二次粒子が走行し、一様な電荷が有感度領域において線分の長さＤＺに渡って生じたとする。
この時、Ｃｚ（Ｘ，Ｙ）は次式のＣｚ’（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と置き換える。
【００２９】
Ｃｚ’（Ｘ，Ｙ，Ｚ）  ＝１  ［Ｚ＜＝Ｃｚ（Ｘ，Ｙ）＊ＤＺ］
＝０  ［Ｚ  ＞Ｃｚ（Ｘ，Ｙ）＊ＤＺ］      （式３）
この式は、入射した二次元座標が（Ｘ，Ｙ）では、深さＣｚ（Ｘ，Ｙ）＊ＤＺまでの電荷はデバイス拡散層に収集されるが、それ以外は基板に逃げてしまうことを計算に取り入れたものである。
【００３０】
この式２、式３の電荷収集モデルによって、三次元デバイスシミュレーションの結果が簡単な数値計算で再現できる。よって、モンテカルロ統計計算機にこの電荷収集モデルを組み込み、二次粒子の全飛程Ｌをデバイス内の有感度領域に収まる最大線分の１０分の１以下の長さｄｌに区切って収集電荷量を計算すれば、あらためて三次元デバイスシミュレーションを行うことなく、ビット反転を起こす電荷量が精度良く計算できる。それを図４を用いて次に詳細に説明する。
【００３１】
図４のように有感度領域に入った、２の二次粒子の全飛程Ｌを十分に短いｄｌの長さに区切った部分では、ｄｌの起点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）での電荷収集量ｄｑは二次粒子による長さ当りの平均発生電荷量をＱａｖｅとして、単純に次のようになる。
【００３２】
ｄｑ＝Ｃ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）・Ｑａｖｅ・ｄｌ      （式４）
このｄｌの長さは少なくとも有感度領域に収まる最大の線分の１０分の１以下、なるだけ短いほうが計算誤差は小さくなる。
【００３３】
Ｌ全体での収集電荷Ｑｃｏｌｌは次式となる。
【００３４】
Ｑｃｏｌｌ＝Σｄｑ      （式５）
このようなモデルが三次元シミュレーション結果と同等であるかという問題があるが、妥当であることを以下に説明する。
【００３５】
図４の（ｂ）のように、二次粒子がＺ軸方向から入射場合（θ＝０）を考えてみると、入射座標が（Ｘ１，Ｙ１）として、この時の電荷量は式５、式４、式３および式２から次のようになる。
【００３６】
Ｑｃｏｌｌ＝Σｄｑ＝Ｑａｖｅ・Σ｛Ｃｚ’（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ）・ｄｌ｝＝Ｑａｖｅ・Ｌ・Ｃｚ（Ｘ１，Ｙ１）      （式６）
ここでＬは有感度領域に収まる二次粒子の走行距離であるので、式３におけるＤＺと同じである。従って数６で求められる収集電荷量は、三次元デバイスシミュレーションよる収集電荷量と一致する。よってＺ軸方向からの入射は再現できる。
次に、図４（ｃ）のようにＸ軸方向からの入射を考えてみると、入射した二次元座標を（Ｙ１，Ｚ１）とすれば、θ＝９０ｄｅｇ、φ＝０で、全飛程はＬであるので、式５、式４、式２から次の式７のようになる。
【００３７】
Ｑｃｏｌｌ＝Σｄｑ＝Ｑａｖｅ・Σ｛Ｃｘ（Ｙ１，Ｚ１）・ｄｌ｝＝Ｑａｖｅ・Ｌ・Ｃｘ（Ｙ１，Ｚ１）      （式７）
三次元デバイスシミュレーションにおいて、入力である総発生電荷量はＱａｖｅ・Ｌとなるので、計算によって得られた収集電荷量は、三次元シミュレーションの結果と同一となる。Ｙ軸方向からの入射も同様に三次元シミュレーションの結果を再現することは自明である。
【００３８】
従って、式２によるモデルは三軸に直交の場合は三次元シミュレーション結果を完全に再現できることが分かる。一方、二次イオンの斜め入射の場合は、直交軸からのずれを連続的に補間しているため大きな誤差は生じにくい。また、この計算は三次元デバイスシミュレーションに比べれば一瞬のうちに行える。
【００３９】
実際の二次粒子は、粒子の核種やその運動エネルギーによって、必ずしも単位長さ当りの発生電荷量は一定と見なせないが、飛程線上に起点を原点とした座標を取れば、単位長さ当りの発生電荷量はその座標位置の関数として得ることができるので、予めｄｌ毎に発生電荷量を求めることで、より正確な電荷収集計算が行える。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施例について図面を参照して詳細に説明する。
【００４１】
図３のように、まず三次元デバイスシミュレーションに基づいて、二次粒子による電荷をデバイス中に発生させ、それによる過渡電流波形を得る。この電流から長期減衰成分を除去した波形を取り出す。
【００４２】
次に回路シミュレータにおいて、前述の過程で得られた電流波形を係数倍して、デバイスモデル中に入力し、ビット反転が生じるかを判定する。ビット反転が生じた場合の電流波形の時間積分を臨界電荷量とする。
【００４３】
次に三次元デバイスシミュレーターによって、三軸直交方向からの入射位置を変えた二次粒子による過渡電流波形を得て、これらのこの電流から長期減衰成分を除去した波形を取り出し、その電流の時間積分で得られた電荷量を収集電荷量とすることで、元の発生電荷量とこの収集電荷量の比を電荷収集率とする。
【００４４】
前述のように得られた臨界電荷量と電荷収集率に加えて、エラー源の二次粒子データ（核反応による核種・発生頻度・運動方向・運動エネルギーの分布、半導体がこの二次粒子に及ぼす阻止能等）とデバイスのレイアウトデータをモンテカルロ統計計算機に入力することで、ソフトエラー率を算出する。
モンテカルロ統計計算機は、一様な乱数を発生させることで統計計算を行う装置であるが、擬似乱数発生アルゴリズムを用いることでコンピュータによる代替化も可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明を用いれば、フリップフロップ回路等を用いた状態保持型の半導体記憶素子において、ソフトエラーの原因である中性子や陽子やπ中間子など宇宙線起因の二次粒子の走行による発生電荷の収集計算過程で、エラーを生じる成分のみを抜き出して、高速に精度良く計算できるため、半導体記憶装置のソフトエラー率が効率良く求められ、よりソフトエラー耐性のある半導体記憶装置を設計することに用いることができる。
【００４６】
また、本発明は宇宙線起因のソフトエラー率計算のみならずα線起因のソフトエラーやボロン１０と言われるボロン同位体と熱中性子との反応で生じる二次粒子が原因となるソフトエラー率計算にも適応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を説明するための図（宇宙線ソフトエラー率計算方法及び計算装置における計算過程を示す図）である。
【図２】本発明の第１の実施例を説明するための図（三次元デバイスシミュレーションに用いるＮＭＯＳトランジスタ、ＰＭＯＳトランジスタの構成を示す図）である。
【図３】本発明の第１の実施例を説明するための図（Ｚ軸、Ｘ軸、Ｙ軸方向からの二次粒子による発生した電荷による、過渡電流と、そこから長期減衰成分を除去したエラー主因電流を示す図）である。
【図４】本発明の第１の実施例を説明するための図（電荷収集モデルを説明する図）である。
【図５】本発明の第２の実施例を説明するための図（宇宙線ソフトエラー率計算方法及び計算装置における計算過程を示す図）である。
【図６】従来例を説明するための図（宇宙線ソフトエラー率計算装置における計算過程を示す図）である。
【符号の説明】
１…Ｐ型半導体基板（接地）
２…Ｐウェル領域
３…Ｈｉｇｈ電圧印加Ｎ＋型拡散層領域
４…ゲート電極（接地）
５…Ｎ＋型拡散層領域（接地）
６…ＳＴＩ（浅溝絶縁層）
７…Ｎウェル領域（Ｈｉｇｈ電圧）
８…Ｌｏｗ電圧印加Ｐ＋型拡散層領域
９…ゲート電極（Ｈｉｇｈ電圧）
１０…Ｐ＋型拡散層領域（Ｈｉｇｈ電圧）
１１…二次粒子入射（Ｚ方向）
１２…垂直入射（Ｚ方向）過渡電流波形
１３…エラー主因電流（長期減衰成分除去電流波形：Ｚ方向）
１４…二次粒子入射（Ｘ方向）
１５…水平入射（Ｘ方向）過渡電流波形
１６…エラー主因電流（長期減衰成分除去電流波形：Ｘ方向）
１７…二次粒子入射（Ｙ方向）
１８…水平入射（Ｙ方向）過渡電流波形
１９…エラー主因電流（長期減衰成分除去電流波形：Ｙ方向）
２０…二次粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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