JPH0697304A - Ep−romパッケージ用窓ガラス - Google Patents

Ep−romパッケージ用窓ガラス

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JPH0697304A
JPH0697304A JP8348992A JP8348992A JPH0697304A JP H0697304 A JPH0697304 A JP H0697304A JP 8348992 A JP8348992 A JP 8348992A JP 8348992 A JP8348992 A JP 8348992A JP H0697304 A JPH0697304 A JP H0697304A
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Takao Omori
隆雄 大森
Kazuhiro Sano
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ガラス中の放射性同位元素に起因するEP−R
OMのソフトエラー発生がないEP−ROMパッケージ
用窓ガラスを提供する。 【構成】ガラス中のFe2 3 ,TiO2 ,PbO,Z
rO2 含有量を各100ppm以下とし、かつ放射性同
位元素の含有量の合計を100ppb以下とすることに
より、ガラスからのα線放出量を0.1c/cm2 ・h
以下とし、α線によるEP−ROMの誤動作をなくす。
また、肉厚1mmに研磨したガラスの波長253.7n
mにおける透過率を70%以上としてEP−ROMの消
去効率を高める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置(EP−R
OM)のパッケージ窓用として用いられるガラスに関
し、特にガラスに起因するソフトエラー発生を低減させ
たEP−ROMパッケージ用窓ガラスに関する。
【0002】
【従来の技術】EP−ROMは、紫外線照射によりプロ
グラムのメモリー消去が可能である読みだし専用記憶半
導体であり、従来これらの支持体としてはアルミナセラ
ミックパッケージが使用され、これに紫外線照射用のガ
ラス窓が取り付けられている。ここで用いられるカバー
ガラスは、アルミナセラミックパッケージとの気密封着
によりLSIチップを保護するだけではなく受光面へ効
率的に紫外光を導入するため、内部欠陥の少ない光学的
に均質な材料特性と高い紫外線透過率特性が要求され
る。また、アルミナセラミックパッケージとの熱膨張係
数とのマッチングも要求される。
【0003】従来、この種のガラスには、硼珪酸系のガ
ラスが使用されてきた。たとえば、このような用途に用
いられるガラスとしては、英国特許第589533号,
特開昭60−21830号に記載された紫外線透過ガラ
スなどが知られている。
【0004】読みだし専用の半導体メモリーを紫外線で
効果的に消去するには、253.7nm(肉厚1mm)
で少なくとも透過率が70%以上あることが必要とされ
る。一般にガラスの紫外線透過性は、ガラス中に含まれ
る鉄分を減らすことにより達成され、特に溶融時の雰囲
気を還元性に保持することにより近紫外部に吸収のある
Fe3+イオンをFe2+イオンに還元することが重要であ
る。そのためには、ガラスの溶融に際してガラスバッチ
中に還元剤を使用し、強力な酸化剤となる硝酸塩や亜砒
酸,酸化アンチモンなどは避ける必要がある。通常還元
剤としては、ガラス構造形成物にはならない活性カーボ
ン粉,庶糖,澱粉(スターチ)などが使用されるが、酸
化物としてガラス形成物となる金属シリコン,金属アル
ミ,金属アンチモンや酒石酸ソーダなども使用される。
【0005】一方、通常のICはもちろん、大容量メモ
リー素子など各種超LSIチップ半導体装置において、
アッセンブリに使用される気密封着用低融点ガラスある
いはその充填剤(フィラー)がα線粒子を放出し、ソフ
トエラーを発生することが知られている。これは、主と
して低融点ガラスの線膨脹係数の調整および強度向上を
目的として使用される充填剤(例えば、ジルコン Zr
SiO4 など)が原因であり、放射性元素の分離が困難
である封着物質が使用された結果、α線放射率が著しく
増大し、高集積ICの封止材料として用いることは適当
でないことが判明している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】半導体集積回路は、そ
の集積度が飛躍的に増大するにしたがって、従来問題に
ならなかったような微小な要因がエラーやトラブル発生
の原因となってきている。EP−ROMにおいてもこの
点は同様である。
【0007】本発明者らは、EP−ROMパッケージ用
窓ガラスが半導体素子に近接して設けられていることか
ら、EP−ROMの窓ガラスがα線放出性元素を大量に
含有しα線粒子を放出する場合においても、このα線が
半導体素子に一過性の誤動作を引き起こしソフトエラー
の原因となることを見出した。α線粒子は、天然に存在
するウラン(U),トリウム(Th),ラジウム(R
a)など放射性同位元素がα崩壊する際に放出される荷
電粒子である。
【0008】また、これらα線放出性元素を含有するガ
ラスは同時に紫外線透過性においても特性が劣り、EP
−ROMパッケージ用窓ガラスに求められる高い紫外線
透過率が得られ難いことを見出だした。
【0009】これらの問題をなくすためには、できるだ
け高純度に精製された原料を使用し、溶融工程における
不純物の混入を防止してガラスを製造する必要がある。
原料精製には物理的・化学的各種方法があるが、技術的
・経済的に限界があり、特に放射性同位元素の分離が容
易な原料と困難な原料が存在するため、α線源となる元
素を含まないガラスを容易に得ることはできない。
【0010】本発明は、これらの事情を考慮してなされ
たもので、実質的にガラス、特にガラス中の放射性同位
元素に起因する半導体素子のエラー発生がなく、紫外線
透過率の優れたEP−ROMパッケージ用窓ガラスを提
供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、ガラス中のFe2 3 ,TiO2 ,Pb
O,ZrO2 含有量を各100ppm以下とし、かつ放
射性同位元素の含有量の合計を100ppb以下とした
ことを特徴とするEP−ROMパッケージ用窓ガラスで
ある。
【0012】また、ガラス中のFe2 3 ,TiO2
PbO,ZrO2 含有量を各100ppm以下とし、か
つガラスからのα線放出量を0.1c/cm2 ・h以下
としたものである。
【0013】さらに、これらいずれかの要件を満足し、
本発明の用途に適合するガラス組成としては、重量百分
率でSiO2 50〜75%,Al2 3 0.2〜
5.0%,B2 3 5〜20%,Li2 O 0〜1
%,Na2 O 0.5〜9.5%,K2 O 0.2〜6
%,Li2 O+Na2 O+K2 O 5〜12%,MgO
+CaO+BaO+ZnO 0〜12%,Sb2 3
0〜1%,Cl- 0〜0.2%,F- 0〜0.5%,S
2 3 +Cl- +F- 0.02〜1.0%の基本組
成を有し、熱膨張係数が48〜65×10-7-1である
ものが好適する。
【0014】
【作用】次に本発明のガラスを構成する成分の作用と、
その含有量を上記のように限定した理由を説明する。
【0015】SiO2 が50%未満では、熱膨脹係数が
大きくなりアルミナセラミックパッケージとの気密封着
に支障をきたし、75%を越えるとガラスの溶融性が悪
化する。B2 3 は、5%未満では溶融性が悪くなり、
20%を越えると化学耐久性が悪化し長期間使用時に表
面にウェザリングを生じ透光性を劣化させる。Al2
3 は0.2%未満では、ガラスの分相が生じ成形が困難
になり、5%を越えると脈理が発生して均質なガラスが
得られなくなる。Li2 O+Na2 O+K2 Oは、融剤
として作用しガラスの溶融性を改良するするが、同時に
ガラスの熱膨脹係数を調整する効果があり、その合量が
5%以下では粘度が高くなり溶融性が悪化すると共に熱
膨脹係数も低くなり過ぎる。また、12%を越える場合
は耐風化性が悪くなると共に、熱膨脹係数が高くなり過
ぎるため不適となる。ZnOは、B2 3 やアルカリ成
分の溶融時の揮発を抑える効果があるが、5%を越える
と失透性が増す。BaOやMgO,CaOは、5〜6%
以下の使用で化学耐久性を向上させる効果がある。Zn
Oも同様な効果をもつが、その合量が12%をこえると
失透性が増大する。また、上記ガラスの清澄剤として
は、Sb2 3 ,F-,Cl- が各々0.5%、0.5
%、0.2%未満で使用されるが、その合量が0.02
%未満では十分な清澄効果が得られず、1%以上では再
発泡を生ずるため望ましくない。
【0016】以上のほか、調合原料中に還元剤を添加す
ることによりガラス中のFe3+をFe2+に還元すること
が紫外線透過率向上のために有効である。還元剤として
は澱粉(スターチ),酒石酸ソーダなどの有機化合物あ
るいは、活性カーボンまたは、金属シリコン,金属アン
チモンなどが有効である。これら還元剤の添加量は0.
05%以下であると十分な還元効果が得られず、また
1.0%以上になるとカーボンや金属残留物が残りガラ
スが着色するので好ましくない。
【0017】上記ガラスは、その有効組成を形成するた
め原料を精製することができ、含有されるα放射性元素
(U,Th,Raなど)を100ppb以内に抑えるこ
とが可能である。また、α放射性元素の精製分離が困難
なFe2 3 ,TiO2 ,PbO,ZrO2 について
は、各々100ppm以上含有するとα放射性元素の濃
度が100ppbを越え、α線放出量が0.1c/cm
2 ・hを越える。α線放出量が0.1c/cm2 ・hを
越えるとEP−ROMのエラー発生の原因となる。した
がってEP−ROMパッケージ用窓ガラスからのα線放
出率を0.1c/cm2 ・h以下に抑えることが好まし
い。
【0018】平均熱膨張係数(0〜300℃)を48〜
65×10-7-1に限定した理由は、パッケージ材料が
主としてアルミナ(Al2 3 )セラミックとなるた
め、エポキシ系樹脂封着あるいはフリットガラス封着い
ずれの場合も、熱膨張係数をアルミナと同一、または低
めに保持し封着強度の向上、そりなどの変形を防止する
ためである。
【0019】また、上述のとおりEP−ROMのメモリ
ー内容を紫外線照射によって効率的に消去するには、2
53.7nm(肉厚1mm)で少なくとも70%以上の
透過率が必要である。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。本
発明の実施例を表1に示す。表1中試料No.1ないしNo.6
は本発明の実施例を示し、No.7は従来例である。また表
中の組成は重量比で示してある。なお還元剤はガラス組
成に対して外割り添加した値である。
【0021】表1に示した組成に従い、各種高純度に精
製された原料を使用し最終ガラス組成として1000g
となるよう調合し混合した後、1480℃の電気炉中で
5時間白金ルツボを使用して溶融した。その後炉内より
取り出し、鉄板上に成形したブロックを600℃の温度
の電気炉に移し室温まで徐冷し、得られたガラスを所定
の寸法に光学研磨加工した。これらガラス板より放出さ
れるα線量の測定は、2πガスフロー式比例計数管を用
いた超低レベルα線測定装置で行ない、同時に遷移元素
とα線放射元素の化学分析をICP−MASSにより実
施し、TMA分析装置により平均熱膨張係数を測定し
た。そして、これらのガラスを実際にEPROMチップ
を内臓したアルミナパッケージに封着して、メモリーエ
ラーの有無を調査した。また比較例としてα線放射元素
を含有したガラスを調整し、同様の試験に供した。
【0022】
【表1】
【0023】表1の結果より、Fe2 3 ,TiO2
PbO,ZrO2 含有量が各々100ppm以下で、
U,Th,Raを含むα放射性元素の含有量の合量が1
00ppb以下である1〜6のサンプルでは、α線放出
量は0.1c/cm2 ・h以下であってEP−ROMに
おけるエラーもみらず、253.7nmにおける紫外線
透過率も高い値であった。これに対して、上記含有量が
本発明の範囲より外れている従来例では、α線放出量は
0.1c/cm2 ・h以上に高くなりEP−ROMにお
けるエラーが発生し、紫外線透過率も低いものであっ
た。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明のガラスは、α線放
出量が低く、EP−ROMのパッケージ用窓ガラスとし
て使用した場合、ガラスからのα線に起因するエラーの
発生を著しく低減することができる。また光学的、熱的
特性にも優れているため、アルミナセラミックパッケー
ジと封着した際に歪みの発生がなく、高い紫外線透過率
によりEP−ROMの消去効率を高めることができる。
したがって、本発明のガラスは、EP−ROMのパッケ
ージ用窓ガラスとして極めて好適するものである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス中のFe2 3 ,TiO2 ,Pb
    O,ZrO2 含有量が各100ppm以下であり、かつ
    放射性同位元素の含有量の合計が100ppb以下であ
    ることを特徴とするEP−ROMパッケージ用窓ガラ
    ス。
  2. 【請求項2】 ガラス中のFe2 3 ,TiO2 ,Pb
    O,ZrO2 含有量が各100ppm以下であり、かつ
    ガラスからのα線放出量が0.1c/cm2・h以下で
    あることを特徴とするEP−ROMパッケージ用窓ガラ
    ス。
  3. 【請求項3】 肉厚1mmに研磨したガラスの波長25
    3.7nmにおける透過率が70%以上であることを特
    徴とする請求項1または2記載のEP−ROMパッケー
    ジ用窓ガラス。
  4. 【請求項4】 重量百分率でSiO2 50〜75%,
    Al2 3 0.2〜5.0%,B2 3 5〜20
    %,Li2 O 0〜1%,Na2 O 0.5〜9.5
    %,K2 O 0.2〜6%,Li2 O+Na2 O+K2
    O 5〜12%,MgO+CaO+BaO+ZnO 0
    〜12%,Sb2 3 0〜1%,Cl-0〜0.2
    %,F- 0〜0.5%,Sb2 3 +Cl- +F-
    0.02〜1.0%の基本組成を有し、熱膨張係数が4
    8〜65×10-7-1であることを特徴とする請求項1
    ないし3のいずれかに記載のEP−ROMパッケージ用
    窓ガラス。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPH01173639A (ja) * 1987-12-26 1989-07-10 Sony Corp 固体撮像装置

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