JPH0324785B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は中性子によるソフトエラーを防止した
半導体装置に関し、特に宇宙線を地上より強く浴
びるロケツト搭載用メモリや原子炉近辺で使用す
るメモリなどのメモリ素子の中性子によるソフト
エラーを防止した半導体記憶装置に関する。

〔背景技術〕

半導体記憶装置においてメモリを誤動作させる
いわゆるソフトエラーは、ウラン（Ｕ）やトリウ
ム（Th）などの放射性元素から放出されるα線
により生じると考えられる。その防止対策は、例
えば特願昭54−50290号に示される半導体チツプ
表面にポリイミド系樹脂などの高分子材料をコー
テイングする方法あるいは特願昭56−70734号に
示される半導体基板中にPN接合によつて区画さ
れたＰ型ウエル領域を形成してソフトエラーを防
止する方法など各種の対策が既に検討されてきて
いる。

しかし、宇宙線を地上より強く浴びるロケツト
塔載用メモリや原子炉近辺で使用するメモリは、
中性子の影響を強く受けて、ソフトエラーを発生
するであろうことが推定できる。

このような、半導体記憶装置の中性子によるソ
フトエラーの防止対策については未だ報告されて
いない。従来から、半導体装置のパツケージ材料
やコーティング材料や封止材料として用いられて
いるアルミナ、シリカ（Si）、セラミツク、Alキ
レート、ポリイミド樹脂などの構成元素は、中性
子との衝突断面積が非常に小さく（例えばAl：
0.24barn，Si＜0.001barn）、中性子によるソフト
エラーを防止できない。

〔発明の目的〕

本発明は半導体装置における中性子によるソフ
トエラーの防止という新規な課題を解決すること
を目的としたもので、ソフトエラーによりメモリ
が誤動作を生じない半導体装置を提供するもので
ある。

また、本発明の他の目的ならびに新規な特徴は
以下の本明細書の記述および図面からあきらかに
あるであろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なも
のの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

すなわち、本発明は、中性子例えば宇宙線中の
中性子や原子炉で発生する中性子を、当該中性子
との衝突断面積の大きいホウ素（ ¹⁰B存在比19.6
％、当該面積4017±32barn）と反応〔 ¹⁰B（ｎ，
α） ⁷Li〕させてリチウム（ ⁷Li）とし、α線に
転換して、中性子によるソフトエラーを防止せん
とするものである。

〔実施例〕

本発明の実施例を説明する。

本実施例は半導体装置材料例えばパツケージ材
料中にホウ素を含ませ、当該材料中のホウ素
¹⁰Bと中性子とを接触反応させて、中性子をα線
に変換するものである。

第１図は本発明による、中性子に関連するソフ
トエラーを防止した半導体装置の断面図である。
この半導体装置はメモリ回路や論理回路などが形
成された半導体チツプ１に、ポリイミド系樹脂２
を数十μm以上に厚く被着し、これを包み込むよ
うにホウ素 ¹⁰B含有のモールドレジン例えばエ
ポキシ樹脂で封止して封止体３０を形成してな
る。尚第１図にて、４はリードフレームを示し、
当該フレームのタブ５には接合材料６を介して半
導体チツプ１が接着されている。上記ポリイミド
系樹脂としては、例えば日立化成(株)のPIQ（登録
商標）樹脂が良い。

次に、モールドレジン中にホウ素 ¹⁰Bを含ま
せる方法を説明する。その一例としては、例えば
封止材料としてのモールドレジン中に酸化ホウ素
（B₂O₃）を含有せしめることが例示される。

この酸化ホウ素を得るには、後掲の第１表に示
すようなホウ素キレート化合物を使用することが
推奨される。まず第１表に示す反応式の左辺に示
すように三ハロゲン化ホウ素と適当なエーテルと
を反応させ右辺に示すようなホウ素キレート化合
物を得る。（C₂H₅）₂O・BF₃の沸点は128℃、
（C₂H₅）₂O・BCl₃の融点は56℃と低いので、ホウ
素キレート化合物は低い反応温度で得られる。第
１表に示す化合物はAlキレートのAlと似た性質
をもつホウ素のキレート化合物である。このホウ
素キレート化合物は適度な温度処理でB₂O₃とな
る。このホウ素キレート化合物をモールドレジン
の原料中に、酸化ホウ素（B₂O₃）の割合が結果
的に全体に対し10〜15％となるように加える。

ホウ素はレジンとなじみやすくレジンの特性は
従来のそれと殆んど変らない。

レジン材料である有機高分子材の主要構成要素
であるＨ（水素），Ｃ（炭素），Ｏ（酸素），Ｎ（窒素
）
等は、中性子との衝突面積が小さく、中性子に対
して透明である。また、これ以外の元素も同様で
ある。従つて、本実施例による半導体装置に入射
した中性子ｎは、レジン中のホウ素 ¹⁰Bと反応
し、α線を放出してリチウム ⁷Liとなる。〔 ¹⁰B
（ｎ・α） ⁷Li〕。ホウ素 ¹⁰Bの中性子との衝突断
面積は4017±32barnと大きく、中性子は大部分
α線となる。このα線はポリイミド系樹脂２に阻
止され、半導体チツプ１に達することはない。

なお、ホウ素 ¹⁰Bの同位体であるホウ素 ¹¹B
の中性子との衝突断面積は5mbarn（ミリバーン）
と小さい。自然界に存在する天然のホウ素中、ホ
ウ素 ¹⁰Bは約19.6％を占め、他の大部分はホウ素
¹¹Bである。したがつて、上記酸化ホウ素
（B₂O₃）中のホウ素も、約19.6％は ¹⁰B、他は
¹¹Bである。しかし、上述のように両者の衝突断
面積は約６桁も異なるので問題はなく、殆んどの
中性子がα線となる。特に中性子の入射が多いと
きには、ホウ素を精製しホウ素 ¹⁰Bのみを含む
酸化ホウ素を用いればよい。

実施例 ２ 第２図はホウ素キレート化合物を含有する高分
子樹脂をホウ素を含まないエポキシ系レジンより
なる封止体３１表面にオーバーコートして成る半
導体装置の断面図であり、図中７がオーバーコー
ト層である。図中、第１図と同一の部分について
は同一の符号を付してその説明を省略する。

オーバーコート層７は第１表に例示するホウ素
キレート化合物を含有する高分子樹脂をコートし
た層である。このコートした樹脂層を熱処理して
ほぼ均一な膜厚のB₂O₃含有膜を得る。このB₂O₃
含有膜により中性子はα線に転換され、このα線
は厚いモールドレジンで阻止され、半導体チツプ
１に達することはない。

〔効果〕

(1) 中性子をホウ素 ¹⁰Bと反応させてα線に転
換することにより、中性子によるソフトエラー
を防止した半導体装置が得られる。

(2) 反応温度の低い化学反応のみで容易にホウ素
¹⁰Bを半導体装置内に導入できるので、容易
かつ安価な手段で中性子によるソフトエラーを
防止できる。

(3) 中性子が入射した結果得られるα線がチツプ
に達することのないように、厚い高分子樹脂膜
あるいはエポキシ樹脂領域を設けているので、
前記α線によるソフトエラーはもちろん、他か
らのα線によるソフトエラーも防止できる。

以上本発明者によつてなされた発明を実施例に
もとづき具体的に説明したが、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。

例えば実施例２において、封止体３１にB₂O₃
を含有せしめたり、第１図に示すα線防止層２を
形成してもよい。

また、封止材料として、他の封止材料例えばセ
ラミツクやガラスエポキシを用いてもよい。

また、半導体チツプ上に被着するα線防止材料
としてポリイミド系合成樹脂を例示したが、他の
高分子材料などであつてもよい。

〔利用分野〕

本発明は、例えば2μm以下のメモリ、3μm以下
のメモリでロケツトなどに搭載用のもの、原子炉
近辺での中性子束密度の高い場所で使用されるも
のの中性子によるソフトエラーを防止するのに有
効であり、特に50〜100Fit以下と現状よりも素子
のより低α化が要求されるメモリ素子に有効であ
る。

以上の説明では主として本発明者によつてなさ
れた発明をその背景となつた利用分野である半導
体装置のメモリに適用した場合について説明した
が、それに限定されるものではなく、中性子によ
るソフトエラーを防止する必要のある他の記憶媒
体に適用しても差支えない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体装置の実施例を示す断
面図、第２図は本発明半導体装置の他の実施例を
示す断面図である。 １……メモリ回路などが形成された半導体チツ
プ、２……α線防止層（ポリイミド系合成樹脂）、
３０……酸化ホウ素を含むレジン、３１……レジ
ン、４……外部リード、５……タブリード、６…
…接着材、７……酸化ホウ素を含むオーバーコー
ト層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体チツプを封止する封止体に、中性子と
   反応してこれをα線に変換するホウ素を含有せし
   めることを特徴とする半導体装置。 ２ 半導体チツプを封止する封止体中に酸化ホウ
   素を含有せしめることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の半導体装置。 ３ 半導体チツプを封止する封止体の表面を酸化
   ホウ素含有膜で被覆することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の半導体装置。 ４ 半導体チツプの表面にα線防止層を被覆する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項
   または第３項記載の半導体装置。