JP2005268730A - 半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】高速中性子に起因するソフトエラーを低減する。
【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

本発明は、高速中性子に起因するソフトエラーを低減する半導体装置に関する。
半導体メモリの一種であるSRAM(Static Random Access Memory)及びDRAM(Dynamic Random Access Memory)では、保持しているデータが自然に破壊される現象が発生することが知られており、この現象は「ソフトエラー」と呼ばれている。
ソフトエラーの原因としては、はんだ等の半導体装置に用いられる材料に含まれる放射性物質から放出されたα線に起因するものと、宇宙線として飛来する高速中性子等に起因するものとが知られている。
α線に起因するソフトエラーは、半導体装置に含まれる放射性物質を低減することや、α線が入射してもデータ破壊が発生しないように膜厚を設定する等、予め半導体素子を設計することで、比較的容易に回避できる。また、後述する高速中性子に起因するソフトエラーで発生する電子・正孔対に比べれば、α線に起因するソフトエラーで発生する電子・正孔対の絶対量は少ないため、この意味でもα線に起因するソフトエラーは回避しやすい。
一方、高速中性子に起因するソフトエラーでは、高速中性子自身がSi(シリコン)内を通過しても半導体装置への影響はほとんどない。しかしながら、高速中性子が半導体装置内のSi原子と衝突して核破砕が発生すると、衝突したSi原子の原子番号以下の2次粒子が飛び出し、この2次粒子の軌跡に沿って電子・正孔対が発生するという問題がある。つまり、この2次粒子が、半導体素子のPN接合を貫通したり又はPN接合の近傍を通過したりすると、α線に起因するソフトエラーと同様に、2次粒子の軌跡に沿って発生した電子・正孔対は、PN接合に加えられたバイアスの影響を受けて移動する。その結果、電子・正孔対は、ノイズ電流となって素子を誤動作させる。このような問題は、前述したように、α線に起因するソフトエラーの場合と比べて、この過程で発生する電子・正孔対の絶対量がオーダーで大きいので、深刻となっている。
尚、ソフトエラーに関する文献としては、以下のような特許文献1、特許文献2及び特許文献3があげられる。
特開平11-354690号公報 特開平8-330478号公報 特開平9-260427号公報
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高速中性子に起因するソフトエラーを低減することが可能な半導体装置を提供することにある。
本発明は、前記目的を達成するために以下に示す手段を用いている。
本発明の一視点による半導体装置は、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。
本発明によれば、高速中性子に起因するソフトエラーを低減することが可能な半導体装置を提供できる。
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。
[第1の実施形態]
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。
(a)シリコン基板の厚さ
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。
このような半導体装置において、高速中性子20がシリコン基板11の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30が発生する。つまり、原子番号が1から13までの原子である、H(水素),He(ヘリウム),Li(リチウム),Be(ベリリウム),B(ホウ素),C(炭素),N(窒素),O(酸素),F(フッ素),Ne(ネオン),Na(ナトリウム),Mg(マグネシウム),Al(アルミニウム)の2次粒子30が発生する。このような2次粒子30は、核反応により、図2及び図3に示すような角度及びエネルギーを持って飛び出す。
ここで、図2に示すように、α粒子(He)はほぼ等方向に飛び、重粒子(Si)は前方へ多く飛ぶことが分かる。また、図3に示すように、α粒子(He)は、重粒子(Si)よりも高エネルギー成分が多いことが分かる。このようなことから、α粒子(He)は、2次粒子30の中で核反応による飛程距離が最も長い粒子であると考えられる。そこで、30MeVの初期エネルギーを持つα粒子(He)の最大飛程は約30μmであることから、シリコン基板11の厚さXは例えば30μm以下にするとよい。
また、シリコン基板11の厚さXは、シリコンと高速中性子との核破砕により発生する2次粒子の最大飛程(例えば30μm)よりも薄ければ、半導体素子を形成できる最小限の厚さまで薄くしてもよく、例えば、2nm≦X≦6μmが望ましい。これは以下の理由による。
まず、図4乃至図6を用いて、シリコン基板11の厚さXが2nm以上であることが望ましい理由について説明する。尚、ソフトエラーの観点からすると、シリコン基板11の厚さは薄いほどよいので、ここでは、シリコン基板11の最小膜厚は別の観点から決めている。
図4乃至図6は、SOI(Silicon On Insulator)膜の膜厚とキャリアの移動度との関係を示す。これらの図は、高木等による文献(S.Takagi et. al. , Jpn. J. Appl. Phys. 37, p.1289(1998))に開示されたものであり、詳細についてはこの文献を参照されたい。
図4乃至図6に示すように、高木等による理論的な計算によれば、SOI構造のMOSFETにおいて、シリコンのSOI膜を薄くすると、サブバンドが変調され、キャリアの移動度が変化する。すなわち、SOI膜を20nmから5nm程度まで薄くすると、キャリアの移動度が一旦低下する(図4参照)。その後、SOI膜を5nmから4nm程度まで薄くすると、キャリアの移動度が増加して、SOI膜が3nm程度になると、キャリアの移動度がピークに達する(図5参照)。さらに、SOI膜を3nmよりも順に薄くし、SOI膜が2.5乃至2nm程度になると、キャリアの移動度はSOI膜が5nm程度の移動度まで低下する(図6参照)。以上のように、これらの関係を考慮すると、シリコン基板11の厚さXは、2nm以上にするとよいと考えられる。
次に、図7乃至図10を用いて、シリコン基板11の厚さXが6μm以下であることが望ましい理由について説明する。
米国の電子デバイス関係の標準化機関:JEDEC(http://www.jedec.org/)において、JESD89:“Measurement and Reporting of Alpha Particles and Terrestrial Cosmic Ray-Induced Soft Errors in Semiconductor Devices”の44ページに、SER(Soft Error Rate)の標準的な計算式が、以下の式(1)のように定義されている。この式(1)において、σはSER断面積(単位フラックスあたりの不良率)、#は数(number)を示している。
Figure 2005268730
この式(1)によれば、宇宙線に含まれる高速中性子によるデバイスのSERは、14MeV,50MeV,100MeV,150MeVの中性子を照射して、それぞれのエネルギーにおけるSER断面積σを算出し、それらに重み付けをして足し合わせることになる。ここで、上記4つのエネルギーの中で一番重みが大きいのが150MeVの場合である。このことから、一番重みが大きい150MeVの中性子のデータを用いて、シリコン基板11の厚さを考える。
図7は、150MeVの中性子がSiへ衝突した場合の核破砕が生ずる微分断面積を示す。図7に示すように、150MeVの中性子における核破砕のシミュレーションによれば、中性子がSiへ衝突した場合に発生した粒子毎に、初期エネルギーに対する微分断面積が異なることが分かる。
図8は、図7の各粒子の生成量が25%,50%,75%低下する場合のエネルギーを示す。図8では、図7の分布に対して、発生する粒子の総数が無限大から0に向かって、25%,50%,75%と減少するエネルギーを各粒子に対して算出している。
図9は、図8のエネルギーに対する各粒子のSi中の飛程を示す。図9では、図8のエネルギーを初速度として各粒子が持つ場合、各粒子のSi中の平均的な飛程を算出している。ここで、各粒子の飛程は、シリコン基板11の膜厚として考えることができるため、図の縦軸は基板膜厚と記している。
図10は、150MeVの中性子がSiへ衝突した場合の核破砕が生ずる微分断面積を示す。図10は、図7のグラフをエネルギーに対して積分して各粒子の150MeVにおける断面積を求めている。
図10に示すように、上位2位までの断面積の大きな粒子は、ProtonとHeである。これらProtonとHeの断面積の和は、Cより大きい原子番号の粒子における断面積の和とほぼ等しくなっている。そこで、それらの粒子の生成量が25%以下となるシリコン基板11の厚さを基板膜厚の最大値とする。従って、図9から、Cの生成量が75%(25%Off)になる膜厚を読み取ればよいことになるため、シリコン基板11の膜厚の最大値は6μmとなる。
尚、SERだけに着目した場合、シリコン基板11の最適な膜厚は、図9に示すSiで25%OFFとなる膜厚がよい。従って、この場合は、シリコン基板11の厚さXは約0.5μmが最適値であると言える。
(b)シリコン基板の形状
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。
そこで、図11に示すように、絶縁膜31上に島状のシリコン基板11を設け、このシリコン基板11にMOSFET14を形成し、そして、シリコン基板11の周囲を絶縁膜32で囲む。従って、SOI基板を用いた構造のように、MOSFET14が形成される領域のシリコン基板11のみを残し、それ以外の領域は絶縁膜31,32を形成するとよい。ここで、絶縁膜31,32は、後述する保護膜41で形成するとよいが、これについては第2の実施形態で詳説する。
尚、シリコン基板11を島状に形成する場合、基板上部から見た平面形状は、図11のような四角形に限定されず、LSIの回路設計によって種々変更することが可能である。
また、シリコン基板11の形状は必ずしも板状である必要はなく、半導体素子の特性に大きな影響を与えない限り、例えばソース/ドレイン拡散層13a,13bから最も遠いシリコン領域を削って、この遠方のシリコン領域をソース/ドレイン拡散層13a,13bの形成されたシリコン領域よりも小さくすることも可能である。
以上のような第1の実施形態によれば、半導体素子を形成するシリコン基板11の厚さを、シリコンと高速中性子20との核破砕により発生する2次粒子30の最大飛程よりも薄くする。これにより、2次粒子30がPN接合近傍等の感応領域内を通過する確立を低減し、感応領域を通過してもその領域内に発生する電子・正孔対の量を低減することができる。このため、高速中性子に起因するソフトエラーを低減することができる。
[第2の実施形態]
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。
(a)保護膜の材料
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。
また、核反応の全断面積σと質量数(原子番号Zと中性子の数Nとを加えた数)Aとは式(2)の関係が成り立つ。従って、式(2)に示すように、核反応の全断面積σは質量数Aに比例するため、質量数Aが小さいものほど、発生する2次粒子の種類が少ないと言える。
Figure 2005268730
また、図12に示すように、原子番号Zが大きいものほど単位長さあたりのエネルギーロスが多く、一般にエネルギーロス3.6eVに1つの電子・正孔対が発生することが知られているので、原子番号Zが大きい原子ほど生成する電子・正孔対は多くなる。従って、核反応によって発生する2次粒子の原子番号は小さいほど良いと言える。尚、図12の詳細については、以下のURLの文献を参照されたい。「http://lithonet.eecs.Berkeley.edu/variations/presentations/Intel_C.Dai_Soft%20Errors.pdf」
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。
ここで、原子番号が1から13までの原子とは、図13に示すように、原子番号1から順に、H(水素),He(ヘリウム),Li(リチウム),Be(ベリリウム),B(ホウ素),C(炭素),N(窒素),O(酸素),F(フッ素),Ne(ネオン),Na(ナトリウム),Mg(マグネシウム),Al(アルミニウム)である。以下、このような原子番号が1から13までの原子を原子群35と称す。
保護膜は、上記原子群35中の1つの原子で形成されてもよいし、上記原子群35中の複数の原子で形成されてもよく、例えばポリイミド等で形成されるとよい。
尚、上記原子群35において、原子番号が同じで中性子の数が異なる同位体であっても、原子の質量数(原子番号+中性子数)の違いによる効果の差は無視できる程度である。但し、α崩壊しない原子である必要がある。
また、上記原子群35において、金属元素(Li,Be,Na,Mg,Al)と非金属元素(H,He,B,C,N,O,F,Ne)という属性が異なっても同様の効果を得ることができる。
また、保護膜には、上記原子群35以外の原子は含まれていないことが望ましいが、上記原子群35以外の原子はわずか(数%程度)であれば含まれていてもよい。この点について以下に説明する。
まず、図14に示す感応領域60は、この感応領域60内に発生したキャリアが全てPN接合を介して収集される領域のことをいう(図14の場合はドレインへ収集される)。この概念を用いて、ソフトエラーが発生する割合(Fit率:Fit)について考える。
核反応によって発生する2次粒子30が1種類のみのとき又は複数種類のときに、平均操作等によって、実効的に1種類の粒子で近似可能である場合、ターゲットとなる膜に含まれる原子が1種類の時にソフトエラーが発生する割合(Fit率:Fit)は、次の式(3)のように表せる。ここで、PGは2次粒子30が発生する確率、PPはその2次粒子30が感応領域60を通過する確率、PCは感応領域60中に発生した電荷量の総量が臨界電量を超える確率、αは比例係数を示している。
Figure 2005268730
この式(3)において、PGは、式(4)のように表せる。ここで、Fnはターゲットへ入射する中性子のフラックス、ρtはターゲットとなる膜の密度、σrは核反応による2次粒子30の発生面積、βは比例定数を示している。
Figure 2005268730
さらに、ターゲットとなる膜に含まれる原子が複数種類の場合には、式(4)は、式(5)のようになる。ここで、Aはターゲットに含まれる原子、rAはターゲットに含まれる原子の組成比(式(6)の関係が成り立つ)、σr Aは原子Aの核反応による2次粒子30の発生断面積を示している。
Figure 2005268730
Figure 2005268730
これらのことから、核反応によって発生する2次粒子が実効的に1種類と近似できる場合のFit率は、式(7)のようになる。
Figure 2005268730
従って、保護膜に上記原子群35以外の原子のうち1種類が混入した場合のFit率は式(8)のようになる。ここで、Iは保護膜に混入した上記原子群35以外の原子、rIはその組成比(膜の密度が一定の場合は式(9)の関係が成り立つ)、σr Iはその核反応による2次粒子30の発生断面積を示している。
Figure 2005268730
Figure 2005268730
このことから、保護膜に上記原子群35以外の原子が混入した場合のFit率の増加分ΔFitは、式(10)のようになる。
Figure 2005268730
ここで、ΔFitは、半導体素子のスペックによって、どの程度にするべきかを決めることになる。例えば、ΔFitを上記原子群35以外の原子が混在しない純粋な膜の1%以下とするのであれば、式(10)を用いて、式(12)のようになるように、rIを求めればよい。
Figure 2005268730
Figure 2005268730
さらに、保護膜が1種類の原子から構成される場合は、式(13)のようになる。
Figure 2005268730
ここで、例えば、Aを炭素12、Iをシリコン28とし、150KeVの中性子が入射する場合を考えると、rIは式(14)のようになり、約0.55%以下のシリコンが混在してもよいことになる。また、ΔFitを上記原子群35以外の原子が混入しない純粋な膜の10%以下まで許容できる場合は、約5.5%の混入まで許すことができる。
Figure 2005268730
(b)保護膜の形成位置
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。
尚、保護膜41は、シリコン基板11の裏面だけでなく、以下のような位置に設けることも可能である。
例えば、図15に示すように、シリコン基板11内に形成したSTI構造の素子分離領域42を、上記保護膜で形成してもよい。この場合、素子分離領域42は、上記原子群35のうち絶縁体として機能する原子を用いるとよい。
また、図15に示すように、MOSFET14上や配線間に形成された絶縁膜43,44を、上記保護膜で形成してもよい。この場合、絶縁膜43,44は、上記原子群35のうち絶縁体として機能する原子を用いるとよい。
また、図15に示すように、MOSFET14のソース/ドレイン拡散層13a,13bに接続する配線46a,46b及びコンタクト45a,45bや上層配線47を、上記保護膜で形成してもよい。この場合、配線46a,46b,47及びコンタクト45a,45bは、上記原子群35のうち導電体として機能する金属原子を用いるとよい。
また、図15に示すように、MOSFET14の上方の最上層配線上に形成されたパッシベーション膜48を、上記保護膜で形成してもよい。この場合、パッシベーション膜48は、上記原子群35のうち絶縁体として機能する原子を用いるとよい。
また、図16に示すように、図15の半導体装置を搭載した半導体チップ50の側面に、保護膜51を形成することも可能である。
(c)保護膜の厚さ
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。
まず、α線の典型的なエネルギーは1〜11MeVと言われている。そこで、最も低いエネルギーである1MeVのα線を阻止するための膜厚を最低値として、保護膜41の厚さはその最低値以上となるように規定する。従って、保護膜41がポリイミドの場合、1MeVのα線を阻止するために、ポリイミドからなる保護膜41は約2.1μm以上の膜厚にするとよい。
また、はんだバンプ等でよく使用しているはんだが含有する鉛等に含まれる放射性物質から放出されるα線のエネルギーは5.5MeV程度と言われている。そこで、5.5MeVのα線を阻止するために、ポリイミドからなる保護膜41は約4.7μm以上の膜厚にするとよい。
以上のことから、保護膜41の厚さYは、最低2μm以上であることが望ましく、5μm以上にするとさらによい。
尚、ここでは、シリコン基板11の裏面に形成された保護膜41を例にあげて説明したが、その他の位置に設けられた保護膜であっても、上記のような保護膜41の厚さYを適用することは可能である。
(d)保護膜の張り付け方法
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。
ここで、物体同士を張り付ける(接合する)には、物体同士の原子を原子間隔まで近づける必要がある。原子同士が原子間隔まで近づくと、1)化学結合(金属結合)、2)共有結合、3)イオン結合、4)物理的結合、5)機械的結合により、物質同士が結合される。物体の表面は通常吸着層や酸化膜等があり、それらの障害を除去して張り付ける手段としては、図17に示すように、1)融接(Welding)、2)圧接(Diffusion Bonding)、3)ろう接(Brazing)、4)接着が知られている。尚、図17については、「http://www.avio.co.jp/products/assem/basic.pdf」のP3を参照されたい。
これらの張り付け方法において、本発明の第2の実施形態に関しては、保護膜41の材料によって勿論種々の方法が考えられるが、例えばダイボンディングが有望であると考えられる。つまり、第2の実施形態に係る張り付け方法としては、a)エポキシ樹脂(ポリイミドを含む)接合等の接着、b)共晶接合が望ましい。
(e)保護膜の張り付け材料
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。
ここで、接着剤として考えられる具体例としては、例えば、図18に示すように、「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P442の表8-5に開示されているような、エポキシやポリイミド等が考えられる。
尚、シリコン基板11が比較的厚く、基板コンタクトが必要な場合は、導電性の接着剤を用いることが望ましく、シリコン基板11が薄く、基板コンタクトが取れない場合は、絶縁性の接着剤を用いることが望ましい。
以上のような第2の実施形態によれば、上記第1の実施形態と同様の効果を得ることができるだけでなく、次のような効果も得ることができる。
第2の実施形態では、保護膜41をシリコン基板11の裏面に設けることで、薄く形成されたシリコン基板11の補強板として機能し、さらに、その保護膜41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されているため、この保護膜41内で核反応が発生しても2次粒子30の発生を低減することができる。
尚、フリップチップのように、チップの表と裏を入れ替えて実装する場合には、素子が形成されていないシリコン基板側に保護膜41を形成してもよい。
[第3の実施形態]
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。
図19は、本発明の第3の実施形態に係るリードフレームを備えた半導体装置の断面図を示す。図19に示すように、第3の実施形態では、シリコン基板11とリードフレーム70との間に酸化膜や支持基板等が存在せずに、シリコン基板11がリードフレーム70上に形成されている。このリードフレーム70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。
以上のような第3の実施形態によれば、上記第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
尚、第3の実施形態では、リードフレーム70とシリコン基板11との間に、上記第2の実施形態で示した保護膜41を形成することも可能である。この場合は、リードフレーム70の材質は上記原子群35のうち少なくとも1つの原子を含む材料で形成されていなくてもよい。
その他、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
本発明の第1の実施形態に係わる半導体装置を示す断面図。 本発明の第1の実施形態に係わる図であり、2次粒子の核反応による飛び出す角度を示す図。 本発明の第1の実施形態に係わる図であり、2次粒子の核反応による飛び出すエネルギーを示す図。 本発明の第1の実施形態に係わる図であり、SOI膜の膜厚(5〜20nm)とキャリアの移動度との関係を示す図。 本発明の第1の実施形態に係わる図であり、SOI膜の膜厚(3〜5nm)とキャリアの移動度との関係を示す図。 本発明の第1の実施形態に係わる図であり、SOI膜の膜厚(2〜3nm)とキャリアの移動度との関係を示す図。 本発明の第1の実施形態に係わる図であり、150MeVの中性子がSiへ衝突した場合の核破砕が生ずる微分断面積を示す図。 図7の各粒子の生成量が25%,50%,75%低下する場合のエネルギーを示す図。 図8のエネルギーに対する各粒子のSi中の飛程を示す図。 本発明の第1の実施形態に係わる図であり、150MeVの中性子がSiへ衝突した場合の核破砕が生ずる微分断面積を示す図。 本発明の第1の実施形態に係わる島状のシリコン基板を有する半導体装置を示す斜視図。 本発明の第2の実施形態に係わる図であり、原子番号毎のエネルギーロスを示す図。 本発明の第2の実施形態に係わる原子番号表を示す図。 本発明の第2の実施形態に係わる感応領域を有する半導体装置を示す断面図。 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置を示す断面図。 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置を備えた半導体チップを示す断面図。 本発明の第2の実施形態に係る保護膜の張り付け方法を示す図。 本発明の第2の実施形態に係る保護膜の接着剤を示す図。 本発明の第3の実施形態に係るリードフレームを備えた半導体装置を示す断面図。
符号の説明
11…シリコン基板、12…ゲート電極、13a,13b…ソース/ドレイン拡散層、14…MOSFET、15…素子分離領域、16,31,32…絶縁膜、17a,17b…コンタクト、18a,18b…配線、20…高速中性子、30…2次粒子、35…原子群、41,51…保護膜、42…保護膜材からなる素子分離領域、43,44…保護膜材からなる絶縁膜、45a,45b…保護膜材からなるコンタクト、46a,46b,47…保護膜材からなる配線、48…保護膜材からなるパッシベーション膜、49…配線領域、50…半導体チップ、60…感応領域、70…リードフレーム。

Claims (6)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  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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