宇宙用半導体 SEE試験 用の解説

SEE： Single Event Effect

初めてご利用の企業様へ

理研・仁科加速器科学研究センター
産業利用開発チーム[０] 注意事項➢ 受託試験はやってません。
➢ 課題審査があります。
➢ 放射線作業従事者登録が必要です。

[１] 当施設のビームで大丈夫？

➢ ビーム測定結果、技術報告書➢ LET計算表[５] 利用の流れ➢ LET値、深さ(Range)の確認[２] 料金表・利用時間➢ ビーム種によって値段が異なります。
➢ 利用時間は、スロット制です。

[３] 提供設備[４] 提供データ➢ 流れ図、募集・実施日程➢ 課題申請書➢ 事務手続き：採択～実施～支払い➢ MT日程表、日程希望表[６] アクセス map➢ 照射室・セットアップ➢ 照射準備➢ 計測室、遠隔操作

2023.04/04 Rev.1.1

打合せ資料 理研・産業チーム

1[０] 注意事項➢ 受託試験はやってません◆ “ビームタイムの共用” 事業です
重イオンビームを、企業にも有償にて提供します。本来は国際学術共同利用施設です。

◆ 試験は、利用者が行います
当方では、試験方法のアドバイスは一切できません。
宇宙用半導体試験を請け負っている 「試験検査会社」と一緒にご利用ください。

➢ 課題審査があります「課題申請書」を、産業課題採択委員会(IN-PAC)で審査。
審査は、年２回 (7月、1月頃)。 採択後、有効期限２年間。

(採択基準）◆ 産業に貢献する内容 (学術以外)◆ RIBF施設の必要性◆ 軍事目的でない※ 「課題申請書」の書き方は、産業チームがアドバイスします。
※ 左記の他に、下記の審査もあります。
技術審査： 実施可能な内容か？
安全審査： 実施上で危険性は無いか？
※ 採択後「ビームタイム申請」が必要。
ビームタイム日程は、学術利用者との競争で決められます。

➢ 放射線作業従事者登録が必要です◆ 照射室(管理区域)に入室する人は、法で定められた 放射線作業従事者 になる必要があります。
◆ 照射当日に管理区域に立ち入らない見学者は、従事者登録は不要、別途入構申請が必要。

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打合せ資料 理研・産業チーム

2[１] 当施設のビームで大丈夫？-(1)
下図詳細は https://ribf.riken.jp/sisetu-kyoyo/HIbeam/①① 最大LET値は？
納品先(施主様)から提示されている「最大LET値」は、いくつですか？

② ビーム核種は？
試験体の厚さは？
その感応層まで、ビームが届くか？
ビーム１種類で、LET範囲は十分か？

②③ 最大飛程、LET範囲の確認
利用するビームの施設構成（加速器の組合わせ）で料金が異なります。

③

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打合せ資料 理研・産業チーム

3

[１] 当施設のビームで大丈夫？-(2)Crème コード計算値 (ロケット壁厚 Al 材相当 1g/cm2 ～ 3.7mm通過後の値です)① 図で、試験に必要な 最大LET値 を決める 横軸: LET値(②図と共通) 縦軸： Flux値 [個/cm2/sec]

静止軌道上(GEO) ：バンアレン帯の外側 での 宇宙線Flux分布図 です。
シングルイベント(SEE)は、重イオンビーム１個でエラーが発生するので、試験体の サイズ(cm2) や 行き先(耐用年数、FIT値) とこの Flux分布 を勘案して、施主様から「最大LET値」が指定されていると思います。
※ 一般的に、静止軌道～外宇宙用は、LET ≧ 30 ～ 70 [MeV/(mg/cm2)] ： Kr, Xe ビームまで低軌道(LEO)～中軌道(MEO) は、 LET ≦ 30 ： Ar まで の試験が必要と言われています。
※ 民生品の宇宙転用の場合は、弱いので、いきなり Kr ～ Xe では、すぐ故障するかも知れません。
予め C～Ar で試験をしておくことをオススメ します。

※ 軽イオンビーム H～He の「トータルドーズ(TID) 試験」は、当施設では行っていません。
→ 若狭湾エネ研、JAEA高崎TIARA、阪大RCNP、東北大CYRIC などの施設にご相談ください。

② 図で、利用するビーム核種 を決める

横軸: Si材”表面で”のLET値 [MeV/(mg/cm2)] 縦軸： Si 材中の飛程；Range [μm]当施設で供給可能なビームについて、LET vs Range vs ビームEnergy を示した図です。
ビーム核種と標的材質(この図ではSi材) が決まると、 LET vs Range 曲線はこの図の様に一意的に決まります。
太線が、空気中の照射位置で、LETとRangeが調整可能な範囲です。後述するエネルギー減衰版の厚さを変化させて調整します。
ここで、縦軸：Range in Si の確認が重要です！
※ 試験体の感応層までの物質厚を、Si材換算で求めておいてください。 ラフ な 換算方法は (ぶ厚いと近似が悪いので注意)
例） Si 密度= 2.32 に対して、エポキシ=1.85 の場合、エポキシ 1mm → Si相当で 1000 x 1.85 / 2.32 ～ 797μm です。
この Si 相当厚さ だけ 太線矢印開始点：最大エネルギー点 (■印) が、曲線上で縦軸方向にズレます。
→ Range不足、最小LETが不満 の場合は、試験体表面モールド層等の デキャップ処理 が予め必要です。
→ デキャップせずに照射の場合は、当施設より高エネルギーなビームが供給可能な 放医研HIMAC をご利用ください。

③ 表で、LET範囲、加速器構成を確認※ モールド層ありの LET値範囲は、当チームにご相談ください。詳細な SRIMfit 計算 が必要です。
※ SEEエラーのLET値依存性を測定する場合、そのLET範囲によっては、複数ビーム核種の利用が必要かも知れません。
※ 利用ビーム核種を供給するための (加速器の組合わせ) で、利用料金が異なります (後述)。

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打合せ資料 理研・産業チーム

4[２] 料金表・利用時間➢ 利用料金表◆ 赤字 が、半導体試験用です。
成果占有・有償利用になります。
加速器の組合せ(施設種別)で異なります。
◆ 料金計算式：（施設構成別利用費 ＋ 施設消耗品費)
ｘ (利用時間) ＋ (実験消耗品 4000円/回)◆ 今年度版はhttps://ribf.riken.jp/sisetu-kyoyo/riyou/bunrui.html➢ 利用時間はスロット単位◆ 12hr 区切りの「スロット数」で申請 してください
スロット枠内で、準備～照射～片づけを完了させてください。

09:00～ or= 照射開始 時刻
21:00～
枠開始時刻～～枠終了時刻

スロット枠時間
通常1～2時間 照射開始時刻～ ～照射終了時刻 >30分以上◆ 課金は、実質照射時間です。
照射開始～終了までの時間
スロット枠ごとの 「照射時間(最小～最大)」の範囲内で、利用者が決めてください。

照射準備
動作確認

実質照射時間(課金時間)

ロス対応

最小照射時間尚、ビームを止めて試料交換の間も課金されます。

最大照射時間◆ 加速器・施設側のロスタイムは課金外 とします。
割り当てられたスロット枠内で、ロスタイムを吸収して頂き、後続スロットへの影響を低減させます。

片付け搬出スロット
スロット数 枠時間
１slt
12 hr
２slt
24 hr
３slt
36 hr
４slt
48 hr

照射時間最小 最大
7 hr 11 hr
18 hr 23 hr
28 hr 35 hr
40 hr 47 hr

詳細は、課題申請書 https://ribf.riken.jp/sisetu-kyoyo/HIbeam/riyou.htmlの様式最後にある「記入要領」を参照。

但し、「照射時間（最小）」は保証します。

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打合せ資料 理研・産業チーム

5[３] 提供設備-(1) 照射セットアップ

詳細は https://ribf.riken.jp/sisetu-kyoyo/HIbeam/beam_line.html➢ 照射室 (B2F E5照射室)※ Kr 70MeV/u の標準セットアップ◆ 社内試験と同じセットアップで空気中で照射 （配線、交換が楽）◆ エネルギー減衰板(Al板) を用いて、LET値を広い範囲で調整して照射試験
利用者が遠隔で変更可◆ フラックス調整 (透過型検出器で常時測定)
数10 ～ 10^ 7 個/秒/cm2
加速器オペレータに連絡, Beam Attenuator調整( Step = 1/2, 1/3. 1/4. 1/5, 1/10, …)◆ フラックス分布の一様性
直径φ５cm 内で ＜ 約±10％
常設架台2023.04/04 Rev.1.1

User架台（分離式)打合せ資料 理研・産業チーム

6[３] 提供設備-(2) 照射準備

詳細は https://ribf.riken.jp/sisetu-kyoyo/HIbeam/beam_line.html
照射部位を 選んで試験
X,Y-スライダー
自由サイズ

②
➀

レーザー墨出しビームコリメーター

照射物、測定器の準備

User用架台下の棚に測定装置を設置

User架台 ４セット あり

十字架治具

User用架台は、照射実施まで占有➢ 事前準備遠隔操作で、照射部位を選択可能➢ 照射試験体の取付け◆ 複数の利用者が、同じビームラインを占有します。
◆ 各社専用の User用架台 を 1セット提供します。
実施１週間前頃までに、事前準備を済ませてください。
◆ 架台天面に試験体、下棚に計測装置を設置します。
1F計測室からの通信試験まで済ませておいてください。
◆ 準備後、ビームラインから架台ごと退避し、目隠しをして 照射室内に保管となります。

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照射物(半導体ボード)は、自由サイズで取付可能◆ 各社専用の 十字架治具を1～2セット提供します。
予め照射用ボードを取付けておき、交換時間を短縮します。
◆ ビームラインに設置し、レーザー墨出し器で、照射位置のアライメントを確認しておいて下さい。
◆ 十字架治具やスライドメカは、貸出し可能です。
社内で十分な事前準備をしておいてください。

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7[３] 提供設備-(3) 計測室、遠隔操作

詳細は https://ribf.riken.jp/sisetu-kyoyo/HIbeam/beam_line.html➢ 計測室 (1F実験者控室)

遠隔操作用PC◆ 計測机の 共用モニターTV に、持参したPCをつないで利用してください。
◆ E5照射室から 専用closed LAN 、BNC 信号線 を引いてあります。
◆ 計測室は管理区域外なの飲食可能。
冷蔵庫、鍵付きロッカー等あり。

計測机・モニターTV

休憩用スペース➢ 遠隔操作 （計測室から）

Edeg厚変更、Beam ON/OFF

以下の操作を、利用者側で行えます。

Flux トレンドグラフ

照射体 X,Y スライド

Zoom会話2023.04/04 Rev.1.1

打合せ資料 理研・産業チーム◆ LET値の調整
エネルギー減衰板(Edeg) の厚さ変更で◆ 照射 Start / Stop
Beam Shutter の Open/Close で◆ Beam Flux トレンドグラフ 表示
加速器にFluxを調整してもらってから、
Beam Shutter = Openで照射開始◆ 照射位置の変更
照射体を載せた X, Y スライドメカ制御で◆ 照射サイズの変更
照射体前面のコリメータ穴径の変更で◆ その他の制御画面
照射体を回転させ斜め照射、照射体を温調ヒーターで昇温、照明ライト, AC電源 の ON/OFF◆ Zoom 接続で会話
E5照射室～計測室間は常時接続
8[４] 提供データ -(1) ビーム測定、報告書 詳細は https://ribf.riken.jp/sisetu-kyoyo/HIbeam/beam_monitor.html
Flux分布一様性

Flux検出器較正

ビームエネルギー測定➢ ビーム測定結果
利用開始前に、毎回、以下の測定を行い、再現性を確認しています。

Gaf Film感光吸光度解析

Edeg

電離箱
IC1
PLシンチ

照射位置
IC2

検出器較正
IC1 : 高Flux用
PL ： 低Flux用

精度 5μm でRange 測定

◆ Flux 分布の一様性
Gaf Film を用いて写真撮影し、分布グラフを提供します◆ Flux 検出器の較正
高Flux用：電離箱 IC1 と低Flux用：Plasticシンチレータを用いて、広い Fluxレンジ
10～10^7 個/cm2/sec で較正します◆ ビームエネルギー(Range)測定
Edeg板を厚くして行き、照射位置に設置した電離箱IC2までビームが届かなくなる厚さ(飛程; Range) を、±5μmの精度で測定します。

➢ 技術報告書

最新版はhttps://ribf.riken.jp/sisetu-kyoyo/HIbeam/sisetsu_info.html

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毎回のビーム測定結果は、照射ログ：技術報告書 として、利用者へ納品、及びHPに公開しています。
供給実績のあるビームの詳細データはこの技術報告書をご参照ください。
9[４] 提供データ -(2) LET計算表 SRIMfit【注意】 この表で計算される LET値は「中心値」です。
実際には、ビームエネルギーがGaussian分布で幅を持ちますので、LET値もそれに従って幅を持ちます。

⑥①④③②⑥⑤①➢ LET計算表
モールド材層や、デバイス表面～感応層までの不感層の厚さを考慮した SRIMfit 計算表 を提供します。
① 不感層の材質と厚さ、照射体の材質(例: Si, GaN etc)、照射角度を指定します。
② の行が、Edeg板# 000000000 : 全てOut の時の、最大エネルギーで照射した場合です。最小LET値 となります。

多層モールド材、多層チップに対応③ の列が、照射体の 感応層1 入口 深さでの 材質( GaN, Si ) に対する LET値 です。

これらのLET値を参照して、④ の列が、照射体の 感応層1 出口 深さでの 材質( GaN, Si ) に対する LET値 です。
感応層が厚い場合は、入口と出口でLET値にも差が生じます。

Edeg板厚を選択してください⑤ の行で、Edeg板# 020006780A00 を入れた時に、 感応層1 深さで、最大LET値(Bragg Peak) となります。
⑥ 表中の各セルでは、= sr**() という SRIMfit Excelマクロ関数 を用いて計算しています。

SRIMfit は、ご自分のPCでも使えます。 使い方は、
https://ribf.riken.jp/sisetu-kyoyo/Tips/SRIMfit/example.html の 「SRIMfit 入門」 を勉強してみてください。
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10[５] 利用の流れ-(1) 全体概要参考) 学術利用も含めた全体の流れ は、
https://www.nishina.riken.jp/RIBF/procedure/index-j.html

現在の募集日程は、 https://ribf.riken.jp/sisetu-kyoyo/info/➢ 利用の流れ（注意事項）◆ 上期(4～9月)、下期(10～3月) の 年２期制 です
約半年前に応募が必要です「新規」申請の場合は、趣意書を提出し、なるべく早い時期に、施設見学・打合せをしてください◆ 採択された課題の 有効期限＝２年間 です⚫ 採択分を分割して実施可能
半期ごとにビームタイム申請が必要です⚫ ビームタイム混雑の為「配分無し」の場合もあります
なるべくまとめて実施が有利です（小口は切られる。加速器の核種変更ロス低減の為）◆ ビームタイム日程決定後のキャンセルは不可

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11[５] 利用の流れ-(2a) 課題申請書

申請書のダウンロードは、
https://ribf.riken.jp/sisetu-kyoyo/HIbeam/riyou.html「記入例」 と、申請書末尾「記入要領」 をよく読んでください。

➢ 課題申請書 (注意点)◆ 本施設の課題申請書は、とても詳しく記載が必要です。
確実に利用実施ができるよう、予め利用方法を確認し、利用者にも自覚して頂く目的です。ご協力ください。
◆ 初めて申請の場合は、記入困難だと思われます。
申請前に、まず施設見学・打合せ にご来所ください。
記入項目の現場確認を一緒にさせていただきます。
◆ 先ず当チームが 「技術審査」 を行い不明確点を指摘します
その後の本審査は 書面審査 です。
（重要項目）
1.3項 利用時間
有効期限２年以内に確実に実施予定のスロット数で2.1(1), (2)項 利用の目的、本施設の必要性
この作文が、重点的に審査されます。
産業上の重要性、理研施設の必要性 を詳しく記載。

2.3(1)項 照射物
ここに記載されていない物は試験不可です。

3項 照射計画
見学の際に、現場で一緒に確認します。

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12[５] 利用の流れ-(2b) 課題申請書[記入要領]
施設共用促進事業 [成果占有型]課題 申請書 記入要領
（重要項目について）

課題申請書様式の末尾にあります。

申請書中で【公】のマークがある欄の情報は《公開項目》です。
放射線管理の法律で定められている書類（放射線発生装置利用計画書など安全審査上の書類等）に、その内容が記載されます。
その他の項目は守秘情報扱い 課題審査の目的でのみ使用 当チーム、課題採択委員会、仁科推進室の範囲でのみ閲覧します。
→ よって、課題申請書には、「審査がしやすいように」 特に 2.1(1)項、2.3(1)項 に、詳しい情報を記載 してください。
◆ 利用時間の変更について採択通知には、総スロット数を記載します。総スロット数を超える利用は不可です。
採択課題の有効期間内(原則２年間）以内に総スロット数の実施が困難となった場合は(キャンセル届)
但し、半期ごとのビームタイム日程が決定後の日程変更、キャンセルは不可です。
◆ 実験責任者は、同社に所属し、申請内容を把握しており、利用上の安全責任をとる人。
利用実施の時に、毎回必ず実験に参加して安全責任を果たす人。参加が困難な場合は、(代理)を指名。
実験代表者 or その代理 が参加しない場合は、利用実施を中止にします。
◆ 経理責任者は、同社に所属し、覚書(契約書)の締結、利用料支払いの決裁権がある人。実験に参加する必要はありません。
◆ 連絡責任者は、同社に所属し、事務連絡、利用上の相談窓口役です。必ず早急に連絡が取れる人。
準備段階からなるべく毎回実験に参加し、事務手続き上の現場判断が可能な人。
◆ スロット制 《 実質照射時間 の 注意事項 》⚫上表に定める最小照射時間より短時間で終了しても、最小照射時間で課金します。
⚫施設側 (加速器、産業チーム)の理由により「ロスタイムが生じた場合」は、実質照射時間を短縮 させて頂きます[注]。
ロスタイムを各スロット内でなるべく吸収し、後続スロットへの影響を最小限に留める為です。
[注] 最小照射時間は保証します。しかしロスタイムが長く、最小時間を確保できない場合は、後続スロットの利用者と協議の上、可能ならば後続スロットの開始時刻を遅らせて、ロスタイムの吸収を図ります。それでもロスタイム処理が足らないと判断された場合(重故障など)は、利用者と施設側で協議の上、次期以降に補償ビームタイムを優先的に割り当てます。
※ 課題採択後の書類では、貴社名を秘匿し、産業チームリーダー名で実施が遂行されます。

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[５] 利用の流れ-(3) 採択後～実施～支払い➢ 事務手続きチェックリスト《 課題採択 》
01．採択通知02．見積書
03．覚書(契約書)

詳細は https://ribf.riken.jp/sisetu-kyoyo/riyou/supp/suppY.html
ここに各種書類の雛形が置いてあります◆ 課題採択後は、以下のチェックリストに従い、当チームと連絡を取り合います。
項目分類： 貴社側 理研側 が主体的に行う項目です。

課題審査委員会終了後～２週間程で発行します。
採択通知後～いつでも発行できます。
利用実施～１か月前までに締結が必要。締結に数ヶ月必要《 利用手続き 》
11．ビームタイム 日程希望調査 後期６月、前期１月頃にアナウンス。募集開始～約２週間以内に希望表提出
12．使用計画書、参加者リスト
日程決定後～約１週間以内に提出。当チームが雛形作成、貴社が承認。
13．使用計画書の変更(ビーム核種、エネルギー、実験代表者、照射物)利用実施の～遅くとも１か月前まで。その後は変更不可。
14．使用計画書の変更(参加者)
利用実施の～10日前まで。但し外部利用者登録が済んでいる事。
15．外部利用者登録
利用実施の～１か月前頃までに。放射線業務従事者登録も同じ。
16．外部利用者講習
利用実施の～前日までに受講。日程予約が必須。
17．宿舎予約
利用実施の～３か月前頃から仮予約可能。早いもの勝ち。
18. 見学者・入構手続き
管理区域には立入り厳禁！夜間不可！宿舎困難。
19. シフト表作成
誰がいつ来るか？同時シフトmax～10名まで。
20. 搬入搬出、車両駐車運送業者利用 or 社用車で持込(入構手続要) 夜間駐車は不可。

《 利用実施後 》
31．終了報告書
32．照射報告、請求書
33．支払い

実施後の～２週間程以内に提出。産業チームが記入 → 要承認
実施後の～２週間程以内に通知可能。
請求後、月末〆翌々月払い。

★（担当者） 覚書・見積・支払＝仁科推進室へ 外部利用者・宿舎・入構駐車＝UsersOfficeへ その他：産業チームへ★（請求書） 複数回に分割実施の場合は、実施回数ごとに発行 or まとめて発行 を選択可能。
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[５] 利用の流れ-(4a) MT日程表

現在のMT日程表は、 https://www.nishina.riken.jp/rarfmt/pc.html

MT日程表 例）2023.1～2月より抜粋
①②

③④a

加速
調整

照射期間

⚫ 加速器の調整
前日 9:00～約１日かかる
20:00以降はE5室入室禁止④b➢ マシンタイム日程表の見方④a 各課題の時間配分 (半導体専用ビーム: Ar,Kr,Xe)◆ ビームタイム(BT) (マシンタイム:MT と呼ぶこともあります)の日程表は、半期ごとHPに公開されます。
① 実験課題番号 : ICyy-No#-Sel#  採択通知に記載の番号② 実験代表者 = 産業チームリーダー名 で、貴社名を秘匿③ ビーム核種、エネルギー等⚫ 数社が連続で実施します。
上図の場合、 Ar が２社、Krが３社連続です。
⚫ 詳細な時間割りは、当チームから事前連絡します
スロット枠の組合せにより、照射スタート時間が、9:00～ or 21:00～ のどちらかになります。
④b 時間配分 (生物用ビーム: C,Ne,Fe)⚫ 同照射室の隣 E5B コースの照射終了後に、続けて実施します。スタートは、20:00頃。
⚫ 生物用ビームの場合、日程は選べません。
生物照射日程に”従属” です。

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[５] 利用の流れ-(4b) MT日程希望

日程希望表は、
https://www.nishina.riken.jp/RIBF/procedure/index-j.html#BTReq➢ 日程希望表の書き方①◆ 採択された課題は 有効期限＝２年間 以内に実施です。
採択スロット枠分を、分割して実施しても構いません。
◆ 毎年、半期ごとに 《日程希望表》の提出 が必要 です。
前期実施：１月頃 後期：６月頃にアナウンスがあり次第当チームから、実験代表者へ連絡します。

②① 採択通知を参照し、当チームが記入します② 利用者：実験代表者 が記入し、当チームへ返信
日程欄に〇×を記入してください。
「〇」 は 「希望する都合の良い日」「空白」は 「割り当てて貰っても結構」の意味「☓」 は 「不都合」の意で、その日には割り当てられません《 記入上の注意 》⚫ ☓が多いと、割り当てて貰えない危険性が増えます。
⚫ なるべく 〇 と 空白 を多くしておくことをオススメします。
◆ MT日程は、学術利用の希望調査、及び加速器日程を集計して策定されます。(数週間に及ぶ、大口学術利用との競争で決まる)◆ これに対抗する為に、同じビーム核種の利用は、極力まとめて数社連続実施となるように、当チームが各社の都合を纏めてから提出します。
日程調整にご協力ください。

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[６] アクセス map

和光地区へのアクセス
https://www.riken.jp/access/wako-map/#campus_map
利用できる所内施設等
https://www.nishina.riken.jp/RIBF/independent/guide.html
和光市駅より徒歩15～20分

打合せ： 仁科記念棟 2F 210会議室
測定室： 階段下りて 1F 実験者控室

講習： RIBF棟2階 200室

入口

新本部棟

和光市駅より2023.04/04 Rev.1.1

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ニホニウム通り

入口17