JP2005268730A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体装置は、原子番号が1から13までの原子のうち少なくとも1つの原子を含む材料で形成されたリードフレーム70と、このリードフレーム70上に設けられ、高速中性子20とシリコンとの核反応により発生する粒子30の最大飛程よりも薄い膜厚を有するシリコン基板11と、このシリコン基板11の表面に形成された半導体素子14とを具備する。
【選択図】 図19
Description
第1の実施形態では、高速中性子に起因するソフトエラーを低減するために、半導体素子を形成するシリコン基板の厚さを、シリコンと高速中性子との核破砕により発生する粒子の最大飛程よりも薄くする。このようなシリコン基板について、以下に具体的に説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の断面図を示す。図1に示すように、シリコン基板11上にゲート絶縁膜を介してゲート電極12が形成され、このゲート電極12の両側のシリコン基板11内にソース/ドレイン拡散層13a,13bが形成されることで、半導体素子であるMOSFET14が形成されている。シリコン基板11内には、STI(Shallow Trench Isolation)構造の素子分離領域15が形成され、シリコン基板11上には、層間絶縁膜16が形成されている。この層間絶縁膜16内には、ソース/ドレイン拡散層13a,13bに接続するコンタクト17a,17b及び配線18a,18bが形成されている。
第1の実施形態では、高速中性子に起因するソフトエラーを低減するために、シリコン基板11を素子形成するだけの領域に限定し、それ以外の領域にはシリコン基板11を設けないことが望ましい。
第2の実施形態は、第1の実施形態の半導体装置において、原子番号が1から13までの原子のうち少なくとも1つの原子を含む材料で形成された保護膜をさらに備えたものである。このような保護膜について、以下に具体的に説明する。
ある1次粒子と高速中性子とによる核反応で発生する2次粒子は、1次粒子の原子番号よりも小さい原子番号を持つ粒子である。つまり、高速中性子がSi原子と衝突して核反応(核破砕)が発生すると、Si原子の原子番号より小さな原子番号の2次粒子が全て発生する可能性がある。このため、ソフトエラーを低減するためには、核反応によって生じる2次粒子の種類を減らすことが有効であると言える。
以上のことを踏まえて、第2の実施形態では、Siよりも原子番号の小さい13個の原子のいずれかで形成された保護膜を半導体装置に備える。換言すると、原子番号が1から13までの原子のうち少なくとも1つの原子を含む材料で形成された保護膜を備えている。
図15は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の断面図を示す。図15に示すように、第2の実施形態では、シリコン基板11の裏面(半導体素子が形成された表面と反対側の面)に、上記原子群35のうち少なくとも1つの原子を含む材料で形成された保護膜41が設けられている。
保護膜41の厚さYは、保護膜材の原子の種類と構成比(組成)及び密度によって変化する。そこで、ここでは、α線を阻止するために最低限必要な膜厚を検討することで、保護膜の厚さを規定する。尚、α線を基準としたのは、放射性物質から放射される放射線のうちα線は軽いことから物質を貫通する能力が高く、また、宇宙線に含まれる高速中性子に起因して発生するα線のエネルギーは高いからである。
保護膜41は、次のように張り付けることが可能である。例えば、真空張り合わせによる方法(http://www.technorise.ne.jp/item/02.html)や、「Rao R. Tsummala et. al.(香山監訳)、マイクロエレクトロニクス・パッケージング・ハンドブック、日経BP社(1991)の第6章チップとパッケージの接続」に書かれている方法等がある。
接着剤を用いて保護膜41をシリコン基板11に張り付ける場合、接着剤は、上記原子群35のうち少なくとも1つの原子を含む材料で形成するのが望ましい。
第3の実施形態は、第1の実施形態に係る半導体装置をリードフレーム上に設けたものである。
Claims (6)
- 原子番号が1から13までの原子のうち少なくとも1つの原子を含む材料で形成されたリードフレームと、
前記リードフレーム上に設けられ、高速中性子とシリコンとの核反応により発生する粒子の最大飛程よりも薄い膜厚を有するシリコン基板と、
前記シリコン基板の表面に形成された半導体素子と
を具備することを特徴とする半導体装置。 - 前記シリコン基板の膜厚は、30μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記シリコン基板の膜厚は、2nm乃至6μmであることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記シリコン基板の膜厚は、0.5μmであることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記シリコン基板は島状であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 原子番号が1から13までの原子のうち少なくとも1つの原子を含む材料で形成された保護膜をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
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