JPH0774269A - ホウ素１０を除去してホウ素含有化合物からのアルファ粒子放出を減少させる電子装置および工程 - Google Patents
ホウ素１０を除去してホウ素含有化合物からのアルファ粒子放出を減少させる電子装置および工程Info
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- JPH0774269A JPH0774269A JP6056545A JP5654594A JPH0774269A JP H0774269 A JPH0774269 A JP H0774269A JP 6056545 A JP6056545 A JP 6056545A JP 5654594 A JP5654594 A JP 5654594A JP H0774269 A JPH0774269 A JP H0774269A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 宇宙線中性子によって電荷感応性回路要素材
料内のホウ素の電荷量が影響を受けないようにホウ素内
成分を改良し、感応しやすいホウ素１０を本質的に除去
し、感応しにくいホウ素１１で製造する。 【構成】 揮発性記憶セル２００などの電荷感応性回路
要素において、記憶セルの配列の上の基板２０６の上に
直接堆積するホウ素珪酸塩ガラス２３０、２４０内のホ
ウ素１０を本質的に除去し、ホウ素１１を用いることに
よりソフト誤差が減少する。ホウ素１０は自然に発生す
る宇宙線の中性子を捕捉すると分裂して１．４７ＭｅＶ
のアルファ粒子を発生しやすい。ホウ素１０は中性子捕
捉断面が大きいので中性子を捕捉をしやすい。ホウ素１
１は分裂しない。
料内のホウ素の電荷量が影響を受けないようにホウ素内
成分を改良し、感応しやすいホウ素１０を本質的に除去
し、感応しにくいホウ素１１で製造する。 【構成】 揮発性記憶セル２００などの電荷感応性回路
要素において、記憶セルの配列の上の基板２０６の上に
直接堆積するホウ素珪酸塩ガラス２３０、２４０内のホ
ウ素１０を本質的に除去し、ホウ素１１を用いることに
よりソフト誤差が減少する。ホウ素１０は自然に発生す
る宇宙線の中性子を捕捉すると分裂して１．４７ＭｅＶ
のアルファ粒子を発生しやすい。ホウ素１０は中性子捕
捉断面が大きいので中性子を捕捉をしやすい。ホウ素１
１は分裂しない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、一般にアルファ粒子
に感応する回路要素を備える半導体装置に関し、より詳
しくは、その性能がアルファ粒子の存在によって損なわ
れる可能性のある電荷感応性要素を備える電子装置、例
えばダイナミック・ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡ
Ｍ）、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、スタティック・ラ
ンダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）などに関する。
に感応する回路要素を備える半導体装置に関し、より詳
しくは、その性能がアルファ粒子の存在によって損なわ
れる可能性のある電荷感応性要素を備える電子装置、例
えばダイナミック・ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡ
Ｍ）、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、スタティック・ラ
ンダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）などに関する。
【０００２】
【従来の技術】アルファ粒子が当たるとＤＲＡＭに誤差
を生じることがこれまで観察され、研究されてきた。
Ｃ．ウエッブ（Ｗｅｂｂ）他の論文、「６５ｎｓ ＣＭ
ＯＳ １ＭｂＤＲＡＭ」、ＩＳＳＣＣ １９８６年、ペ
ージ２６２−２６３は、Ｎ−ウエルに記憶セルの配列を
配置して、ダイ被覆なしで１０００ＦＩＴ未満のソフト
誤差率（ＳＥＲ）を得るプレーナ１トランジスタセルの
設計を開示している。Ａ．Ｈ．シャー（Ｓｈａｈ）他の
論文、「クロスポイント・トレンチトランジスタセルを
持つ４Ｍｂ ＤＲＡＭ」、ＩＳＳＣＣ １９８６年、ペ
ージ２６８−２６９は、基板から酸化物により絶縁され
た蓄積電荷によって、従来の１−Ｔセルより優れたソフ
ト誤差率が得られることを開示している。Ｍ．ＴＡＫＡ
ＤＡ他の論文、「半内部電圧ビット線予備充電の４Ｍｂ
ＤＲＡＭ」、ＩＳＳＣＣ １９８６年、ページ２７０
−２７１は、信号電荷を蓄積する埋め込みポリシリコン
電極を備え、Ｐ／Ｐ＋＋エピタキシャルウエーハの高密
度注入基板を対向電極とする、アルファ粒子のソフト誤
差に対して高度に耐性を持つトレンチセルを開示してい
る。
を生じることがこれまで観察され、研究されてきた。
Ｃ．ウエッブ（Ｗｅｂｂ）他の論文、「６５ｎｓ ＣＭ
ＯＳ １ＭｂＤＲＡＭ」、ＩＳＳＣＣ １９８６年、ペ
ージ２６２−２６３は、Ｎ−ウエルに記憶セルの配列を
配置して、ダイ被覆なしで１０００ＦＩＴ未満のソフト
誤差率（ＳＥＲ）を得るプレーナ１トランジスタセルの
設計を開示している。Ａ．Ｈ．シャー（Ｓｈａｈ）他の
論文、「クロスポイント・トレンチトランジスタセルを
持つ４Ｍｂ ＤＲＡＭ」、ＩＳＳＣＣ １９８６年、ペ
ージ２６８−２６９は、基板から酸化物により絶縁され
た蓄積電荷によって、従来の１−Ｔセルより優れたソフ
ト誤差率が得られることを開示している。Ｍ．ＴＡＫＡ
ＤＡ他の論文、「半内部電圧ビット線予備充電の４Ｍｂ
ＤＲＡＭ」、ＩＳＳＣＣ １９８６年、ページ２７０
−２７１は、信号電荷を蓄積する埋め込みポリシリコン
電極を備え、Ｐ／Ｐ＋＋エピタキシャルウエーハの高密
度注入基板を対向電極とする、アルファ粒子のソフト誤
差に対して高度に耐性を持つトレンチセルを開示してい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】宇宙線中性子束が常に
存在するので、自然界に発生するホウ素の同位元素（重
量で約１９．９％）であるホウ素１０が分裂し、リチウ
ム７と１．４７ＭｅＶのアルファ粒子（１０Ｂ（ｎ，
α）７Ｌｉ）を生成する。ホウ素１０の断面は中性子を
多く捕捉するので、この反応はアルファ粒子の大きな発
生源となる。電荷感応性回路要素に近接したホウ素注入
ガラス材料に用いられるホウ素１０はアルファ粒子の主
な発生源で、ソフト誤差率を起こすことをわれわれは発
見した。
存在するので、自然界に発生するホウ素の同位元素（重
量で約１９．９％）であるホウ素１０が分裂し、リチウ
ム７と１．４７ＭｅＶのアルファ粒子（１０Ｂ（ｎ，
α）７Ｌｉ）を生成する。ホウ素１０の断面は中性子を
多く捕捉するので、この反応はアルファ粒子の大きな発
生源となる。電荷感応性回路要素に近接したホウ素注入
ガラス材料に用いられるホウ素１０はアルファ粒子の主
な発生源で、ソフト誤差率を起こすことをわれわれは発
見した。
【０００４】半導体装置、特に電荷感応性回路要素を備
える半導体装置は、ホウ素を含む材料を多く使用する。
これらの材料はホウ素燐珪酸塩ガラスなどのホウ素注入
ガラスを含み、金属レベル、ホウ素注入基板、ホウ素注
入物の間の絶縁材料としてよく用いられる。更にこれら
のホウ素含有材料は一般に電荷感応性要素に近接しすな
わちごく近くにあり、ソフト誤差率（ＳＥＲ）に影響を
与えるアルファ粒子束を増加させる。
える半導体装置は、ホウ素を含む材料を多く使用する。
これらの材料はホウ素燐珪酸塩ガラスなどのホウ素注入
ガラスを含み、金属レベル、ホウ素注入基板、ホウ素注
入物の間の絶縁材料としてよく用いられる。更にこれら
のホウ素含有材料は一般に電荷感応性要素に近接しすな
わちごく近くにあり、ソフト誤差率（ＳＥＲ）に影響を
与えるアルファ粒子束を増加させる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】ホウ素ソース材料とし
て、特にホウ素珪酸塩ガラスの生産に、強化ホウ素１１
（減損したホウ素１０）を用いることにより、１０Ｂ
（ｎ，α）７Ｌｉ崩壊が避けられるのでアルファ粒子の
この大発生源を除くことができる。従ってホウ素含有材
料は本質的にホウ素１０を含んではならない。
て、特にホウ素珪酸塩ガラスの生産に、強化ホウ素１１
（減損したホウ素１０）を用いることにより、１０Ｂ
（ｎ，α）７Ｌｉ崩壊が避けられるのでアルファ粒子の
この大発生源を除くことができる。従ってホウ素含有材
料は本質的にホウ素１０を含んではならない。
【０００６】通常のホウ素の代わりにホウ素１１を用い
ても工程のコストは余り増えない。それは原料のコスト
がほぼ同じだからである。更に強化ホウ素１１は通常の
ホウ素と化学的に同等なので、特別の設備や追加の工程
段階は必要ない。
ても工程のコストは余り増えない。それは原料のコスト
がほぼ同じだからである。更に強化ホウ素１１は通常の
ホウ素と化学的に同等なので、特別の設備や追加の工程
段階は必要ない。
【０００７】
【実施例】この明細書では、信号の名称または頭字語の
後に下線文字を用いて活性の低状態を表す。これはワー
ドプロセッサで明細書を作成するのに便利だからであ
る。ただし図面では活性の低状態を表すのに上線を用い
てよい。
後に下線文字を用いて活性の低状態を表す。これはワー
ドプロセッサで明細書を作成するのに便利だからであ
る。ただし図面では活性の低状態を表すのに上線を用い
てよい。
【０００８】図１のＤＲＡＭ装置３０は、行アドレスバ
ッファ５８と列アドレスバッファ６０にアドレス信号Ａ
０−Ａ１１を受ける。アドレス信号は、タイミングおよ
び制御ブロック６２に受ける制御信号ＲＡＳ 、上部列
アドレスストローブＵＣＡＳ 、下部アドレスストローブ
ＬＣＡＳ を用いて、アドレスバッファ内にラッチされ
る。配線６３を通して、所望のタイミングおよび制御信
号はブロック６２からバッファ５８および６０に送られ
る。
ッファ５８と列アドレスバッファ６０にアドレス信号Ａ
０−Ａ１１を受ける。アドレス信号は、タイミングおよ
び制御ブロック６２に受ける制御信号ＲＡＳ 、上部列
アドレスストローブＵＣＡＳ 、下部アドレスストローブ
ＬＣＡＳ を用いて、アドレスバッファ内にラッチされ
る。配線６３を通して、所望のタイミングおよび制御信
号はブロック６２からバッファ５８および６０に送られ
る。
【０００９】データ信号ＤＱ０−ＤＱ１７は、配線６４
を通してデータイン・レジスタ６６とデータアウト・レ
ジスタ６８に並列に送られる。１８のデータ信号が配線
７０を通してデータイン・レジスタ６６から１８のＩ／
Ｏバッファ７２に並列に送られ、１８のデータ信号がデ
ータ配線７４を通して１８のＩ／Ｏバッファ７２からデ
ータアウト・レジスタ６８に並列に送られる。３６のデ
ータ信号が配線７８を通してＩ／Ｏバッファ７２から列
デコーダ７６に並列に送られる。またＩ／Ｏバッファ７
２は、配線６３を通してタイミングおよび制御ブロック
６２からタイミングおよび制御信号を受けて、３６のデ
ータ信号から１８を選択する。
を通してデータイン・レジスタ６６とデータアウト・レ
ジスタ６８に並列に送られる。１８のデータ信号が配線
７０を通してデータイン・レジスタ６６から１８のＩ／
Ｏバッファ７２に並列に送られ、１８のデータ信号がデ
ータ配線７４を通して１８のＩ／Ｏバッファ７２からデ
ータアウト・レジスタ６８に並列に送られる。３６のデ
ータ信号が配線７８を通してＩ／Ｏバッファ７２から列
デコーダ７６に並列に送られる。またＩ／Ｏバッファ７
２は、配線６３を通してタイミングおよび制御ブロック
６２からタイミングおよび制御信号を受けて、３６のデ
ータ信号から１８を選択する。
【００１０】列デコーダ７６は配線８０を通して列アド
レスバッファ６０から８アドレス信号を並列に受ける。
行デコーダ８２は配線８４を通して行アドレスバッファ
５８から１２のアドレス信号を並列に受ける。列デコー
ダ７６と行デコーダ８２は全配列８６の各記憶セルにア
ドレスする。配列８６はそれぞれ１データビットを含む
ことができる１８，８７４，３６８（１８Ｍ）の記憶セ
ルを備え、１語１８ビットで１，０４８，５７６（１Ｍ
ｘ１８）語を形成する。全配列８６は部分配列８８のよ
うな７２の部分配列を含み、各部分配列は２５６Ｋの記
憶セルを含む。３６の部分配列が行デコーダ８２の両側
に配置される。部分配列中の記憶セルの選択された行か
らのデータ信号は、センス増幅器９０を通して列デコー
ダ７６に送られる。
レスバッファ６０から８アドレス信号を並列に受ける。
行デコーダ８２は配線８４を通して行アドレスバッファ
５８から１２のアドレス信号を並列に受ける。列デコー
ダ７６と行デコーダ８２は全配列８６の各記憶セルにア
ドレスする。配列８６はそれぞれ１データビットを含む
ことができる１８，８７４，３６８（１８Ｍ）の記憶セ
ルを備え、１語１８ビットで１，０４８，５７６（１Ｍ
ｘ１８）語を形成する。全配列８６は部分配列８８のよ
うな７２の部分配列を含み、各部分配列は２５６Ｋの記
憶セルを含む。３６の部分配列が行デコーダ８２の両側
に配置される。部分配列中の記憶セルの選択された行か
らのデータ信号は、センス増幅器９０を通して列デコー
ダ７６に送られる。
【００１１】制御信号である書き込み（Ｗ ）と出力可
能（ＯＥ ）はタイミングおよび制御ブロック６２に接
続し、全配列８６からのデータ信号の書き込みと読み出
しを指示し制御する。
能（ＯＥ ）はタイミングおよび制御ブロック６２に接
続し、全配列８６からのデータ信号の書き込みと読み出
しを指示し制御する。
【００１２】１８Ｍの各記憶セルは電荷感応性回路要素
で、データビットを表すある量の電荷を保持する。記憶
セルを通過するアルファ粒子は電荷を増加させ、記憶し
たデータビットの意味を変える。
で、データビットを表すある量の電荷を保持する。記憶
セルを通過するアルファ粒子は電荷を増加させ、記憶し
たデータビットの意味を変える。
【００１３】図２で、記億セル２００は伝達トランジス
タ２０２と、基板２０６中に形成されるビット記億コン
デンサ２０４を備える。記憶セルがホウ素珪酸塩ガラス
レベルに近接していることを示すために、記憶セル２０
０はダイナミック記憶セルを理想化した形で示している
が、これは必ずしもこの発明を実施する記憶セルの望ま
しい実施態様として示しているのではない。セル２００
は、一般にトレンチコンデンサ記憶セルを表す。
タ２０２と、基板２０６中に形成されるビット記億コン
デンサ２０４を備える。記憶セルがホウ素珪酸塩ガラス
レベルに近接していることを示すために、記憶セル２０
０はダイナミック記憶セルを理想化した形で示している
が、これは必ずしもこの発明を実施する記憶セルの望ま
しい実施態様として示しているのではない。セル２００
は、一般にトレンチコンデンサ記憶セルを表す。
【００１４】トランジスタ２０２は、燐注入物Ｎ＋半導
体材料で形成するドレン／ソース領域２０８と２１０、
ｐタンク材料２０７で形成するチャンネル領域２１２、
ＯＸ−２のゲート酸化物２１４、ポリ−２のゲート２１
６を備える。ゲート２１６は一般に１行線すなわち語線
の部分を形成し、記憶セルの配列全体に渡って延び、ま
た多くのセルトランジスタのトランジスタゲートを形成
する。語線２１７は他の記憶セルのトランジスタゲート
を形成する。珪化物ポリ−３で形成するビット線２１８
は列線すなわちビット線の部分を形成し、記憶セルの配
列全体に渡ってセンス増幅器に延び、また多数のセルの
各ドレン／ソース領域２０８に接続する。語線とビット
線は、一般に互いに垂直に配列する。
体材料で形成するドレン／ソース領域２０８と２１０、
ｐタンク材料２０７で形成するチャンネル領域２１２、
ＯＸ−２のゲート酸化物２１４、ポリ−２のゲート２１
６を備える。ゲート２１６は一般に１行線すなわち語線
の部分を形成し、記憶セルの配列全体に渡って延び、ま
た多くのセルトランジスタのトランジスタゲートを形成
する。語線２１７は他の記憶セルのトランジスタゲート
を形成する。珪化物ポリ−３で形成するビット線２１８
は列線すなわちビット線の部分を形成し、記憶セルの配
列全体に渡ってセンス増幅器に延び、また多数のセルの
各ドレン／ソース領域２０８に接続する。語線とビット
線は、一般に互いに垂直に配列する。
【００１５】コンデンサ２０４はトレンチ２２２内およ
び周囲に形成し、基板２０６内に延びる。ポリシリコン
−１のフィールドプレート２２４は実質的にトレンチ２
２２に充満する。ゲートＯＸ−１の容量性誘電層２２６
はプレート２２４を包み、注入物導電層２２８は誘電層
２２６を包む。層２２８はソース／ドレン領域２１０に
接続し、コンデンサを伝達トランジスタ２０２に接続す
る。
び周囲に形成し、基板２０６内に延びる。ポリシリコン
−１のフィールドプレート２２４は実質的にトレンチ２
２２に充満する。ゲートＯＸ−１の容量性誘電層２２６
はプレート２２４を包み、注入物導電層２２８は誘電層
２２６を包む。層２２８はソース／ドレン領域２１０に
接続し、コンデンサを伝達トランジスタ２０２に接続す
る。
【００１６】中間層酸化物ＩＬＯ絶縁層２２９はフィー
ルドプレート２２４と語線２１７を電気的に絶縁する。
トランジスタ２０２とコンデンサ２０４の上にある、厚
さ約６０００オングストロームのホウ素燐珪酸塩ガラス
で形成するビット線酸化物ＢＬＯ絶縁層２３０は、ゲー
ト２１６とビット線２１８と語線２１７を相互に電気的
に絶縁する。珪化物ポリ−３のビット線２１８を上から
覆って延びるホウ素珪酸塩ガラスの金属レベル酸化物Ｍ
ＬＯ層２４０の厚さは約６０００オングストロームであ
る。装置の構造は、ＣＶＤ−Ｗ層２４２、ＭＩＬＯ−１
層２４４、ＭＩＬＯ−２層２４６、ＣＶＤ−Ｗ部２４
８、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ部２５０、被覆層２５２を備え
る。
ルドプレート２２４と語線２１７を電気的に絶縁する。
トランジスタ２０２とコンデンサ２０４の上にある、厚
さ約６０００オングストロームのホウ素燐珪酸塩ガラス
で形成するビット線酸化物ＢＬＯ絶縁層２３０は、ゲー
ト２１６とビット線２１８と語線２１７を相互に電気的
に絶縁する。珪化物ポリ−３のビット線２１８を上から
覆って延びるホウ素珪酸塩ガラスの金属レベル酸化物Ｍ
ＬＯ層２４０の厚さは約６０００オングストロームであ
る。装置の構造は、ＣＶＤ−Ｗ層２４２、ＭＩＬＯ−１
層２４４、ＭＩＬＯ−２層２４６、ＣＶＤ−Ｗ部２４
８、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ部２５０、被覆層２５２を備え
る。
【００１７】これらのホウ素珪酸塩ガラス層２３０と２
４０はコンデンサ２０４に近接しており、これらから放
出するアルファ粒子は容易に通過してコンデンサ２０４
に達して、上に述べたアルファ粒子に起因するソフト誤
差を生じる。リードフレームやパッケージ材料などの構
造から発生する他のアルファ粒子がソフト誤差を生じる
場合は、コンデンサ２０４に達するのにより長い距離を
通らなければならない。ホウ素珪酸塩ガラス層２３０と
２４０からアルファ粒子が発生しないようにすれば、ソ
フト誤差の原因となるアルファ粒子は顕著に減少する。
４０はコンデンサ２０４に近接しており、これらから放
出するアルファ粒子は容易に通過してコンデンサ２０４
に達して、上に述べたアルファ粒子に起因するソフト誤
差を生じる。リードフレームやパッケージ材料などの構
造から発生する他のアルファ粒子がソフト誤差を生じる
場合は、コンデンサ２０４に達するのにより長い距離を
通らなければならない。ホウ素珪酸塩ガラス層２３０と
２４０からアルファ粒子が発生しないようにすれば、ソ
フト誤差の原因となるアルファ粒子は顕著に減少する。
【００１８】従来これらの二つの層は通常のホウ素を含
んでおり、その中の１９．９％がホウ素１０で、残りが
ホウ素１１であった。このため、上に説明したアルファ
粒子に起因するソフト誤差が発生した。実質的にホウ素
１１だけを含んでホウ素１０を除去した、すなわちホウ
素の重量で約１９．９％よりかなり少ないホウ素１０し
か含まないので本質的にホウ素１０を除去したと言える
ホウ素を用いることにより、ソフト誤差率は顕著に減少
する。
んでおり、その中の１９．９％がホウ素１０で、残りが
ホウ素１１であった。このため、上に説明したアルファ
粒子に起因するソフト誤差が発生した。実質的にホウ素
１１だけを含んでホウ素１０を除去した、すなわちホウ
素の重量で約１９．９％よりかなり少ないホウ素１０し
か含まないので本質的にホウ素１０を除去したと言える
ホウ素を用いることにより、ソフト誤差率は顕著に減少
する。
【００１９】ホウ素は半導体工程で大量に用いられる。
自然のホウ素は二つの安定な同位元索１０Ｂと１１Ｂか
ら成る。中性子、ガンマ線、アルファ粒子、その他の粒
子から成る宇宙線の束が常に存在するので、反応が起き
てアルファ粒子を放出する。１０Ｂに中性子が当たると
次の反応が起こる。
自然のホウ素は二つの安定な同位元索１０Ｂと１１Ｂか
ら成る。中性子、ガンマ線、アルファ粒子、その他の粒
子から成る宇宙線の束が常に存在するので、反応が起き
てアルファ粒子を放出する。１０Ｂに中性子が当たると
次の反応が起こる。
【００２０】中性子によって７Ｌｉに変換すると、１０
Ｂは１．４７ＭｅＶのアルファ粒子を放出する。このア
ルファ粒子は、ＤＲＡＭの記憶セルなどの電荷感応性回
路要素にソフト誤差を発生する。ホウ素１０の熱中性子
捕捉断面が非常に大きくて多数のアルファ粒子を発生す
るのでなければ、これは問題ではないかも知れない。
１０Ｂ（ｎ，α）７Ｌｉ反応で発生するアルファ束は、
ＤＲＡＭの製造に用いる他の全ての材料、例えば金属蒸
着、酸化物、窒化物、ポリシリコンおよびシリコンなど
から放出するアルファ束の少なくとも１０００倍は大き
い。
Ｂは１．４７ＭｅＶのアルファ粒子を放出する。このア
ルファ粒子は、ＤＲＡＭの記憶セルなどの電荷感応性回
路要素にソフト誤差を発生する。ホウ素１０の熱中性子
捕捉断面が非常に大きくて多数のアルファ粒子を発生す
るのでなければ、これは問題ではないかも知れない。
１０Ｂ（ｎ，α）７Ｌｉ反応で発生するアルファ束は、
ＤＲＡＭの製造に用いる他の全ての材料、例えば金属蒸
着、酸化物、窒化物、ポリシリコンおよびシリコンなど
から放出するアルファ束の少なくとも１０００倍は大き
い。
【００２１】先ず、一般的な半導体装置内のホウ素の主
発生源を計算する。 ホウ素ｐ型シリコン（１Ω−ｃｍ） 約１
０１５ｃｍ−３ ホウ素ｐ型注入物（活性な体積について基準化） ＜１
０１２ｃｍ−３ ホウ素注入ガラス（例えばＢＰＳＧ） 約１
０２０ｃｍ−３（ＢＰＳＧ中） 従って、アルファ粒子（α）の主発生源はＢＰＳＧ内の
ホウ素１０からで、他の発生源より１０５以上の濃度で
ある。
発生源を計算する。 ホウ素ｐ型シリコン（１Ω−ｃｍ） 約１
０１５ｃｍ−３ ホウ素ｐ型注入物（活性な体積について基準化） ＜１
０１２ｃｍ−３ ホウ素注入ガラス（例えばＢＰＳＧ） 約１
０２０ｃｍ−３（ＢＰＳＧ中） 従って、アルファ粒子（α）の主発生源はＢＰＳＧ内の
ホウ素１０からで、他の発生源より１０５以上の濃度で
ある。
【００２２】例えば、１６Ｍｂ ＤＲＡＭは約１１，０
００オングストロームの、重量で約４．２％のホウ素を
含むＢＰＳＧを用いる。従って約１ｃｍ２のチップ領域
を仮定すると、 ＢＰＳＧの体積 ＝約１ｃｍ２ｘ１．１ｘ１０−４ｃｍ
＝１．１ｘ１０−４ｃｍ３ ＳｉＯ２（ＢＰＳＧ）の濃度＝約２．２ｇ／ｃｍ３ ＢＰＳＧの重量＝１．１ｘ１０−４ｃｍ３ｘ２．２ｇ／
ｃｍ３＝２．４ｘ１０−４ｇ ＢＰＳＧ内のホウ素の重量＝０．０４２ｘ２．４ｘ１０
−４ｇ＝１ｘ１０−５ｇ
００オングストロームの、重量で約４．２％のホウ素を
含むＢＰＳＧを用いる。従って約１ｃｍ２のチップ領域
を仮定すると、 ＢＰＳＧの体積 ＝約１ｃｍ２ｘ１．１ｘ１０−４ｃｍ
＝１．１ｘ１０−４ｃｍ３ ＳｉＯ２（ＢＰＳＧ）の濃度＝約２．２ｇ／ｃｍ３ ＢＰＳＧの重量＝１．１ｘ１０−４ｃｍ３ｘ２．２ｇ／
ｃｍ３＝２．４ｘ１０−４ｇ ＢＰＳＧ内のホウ素の重量＝０．０４２ｘ２．４ｘ１０
−４ｇ＝１ｘ１０−５ｇ
【数１】
【００２３】ホウ素１０からアルファ束を計算するに
は、中性子束、ホウ素１０熱中性子捕捉断面、ホウ素１
０原子の数を知る必要がある。 １． 宇宙線中性子束は約０．０２中性子／ｃｍ２−秒
であることが文献に明示されている。 ２． １０Ｂの熱中性子捕捉断面は３８３８バーンであ
る。多くの元素で、熱中性子捕捉断面は１−１０−３バ
ーンである。 バーンは面積の単位で、１バーン＝１０−２８ｍ２ すなわち １バーン＝１０−２４ｍ２ ３． ホウ素の１９．９％は１０Ｂである。従って１６
Ｍｂ ＤＲＡＭに用いるＢＰＳＧは、
は、中性子束、ホウ素１０熱中性子捕捉断面、ホウ素１
０原子の数を知る必要がある。 １． 宇宙線中性子束は約０．０２中性子／ｃｍ２−秒
であることが文献に明示されている。 ２． １０Ｂの熱中性子捕捉断面は３８３８バーンであ
る。多くの元素で、熱中性子捕捉断面は１−１０−３バ
ーンである。 バーンは面積の単位で、１バーン＝１０−２８ｍ２ すなわち １バーン＝１０−２４ｍ２ ３． ホウ素の１９．９％は１０Ｂである。従って１６
Ｍｂ ＤＲＡＭに用いるＢＰＳＧは、
【数２】 である。
【００２４】１と２と３を掛けると、計算で得られるＢ
ＰＳＧからのアルファ束は、 （０．０２中性子／ｃｍ２−秒）（３８３８バーン）
（１０−２４ｃｍ２／バーン）（１．１１ｘ１０１７原
子） ＝ ＢＰＳＧアルファ束 ＢＰＳＧアルファ束 ＝ ８．６ｘ１０−６ α／１秒
〜 １ｘ１０−５α／秒〜 ０．０３１α／時間
ＰＳＧからのアルファ束は、 （０．０２中性子／ｃｍ２−秒）（３８３８バーン）
（１０−２４ｃｍ２／バーン）（１．１１ｘ１０１７原
子） ＝ ＢＰＳＧアルファ束 ＢＰＳＧアルファ束 ＝ ８．６ｘ１０−６ α／１秒
〜 １ｘ１０−５α／秒〜 ０．０３１α／時間
【００２５】材料中のウラニウムとトリウムの不純物か
ら放出されるα束と比べると、ＵとＴｈからのアルファ
束 約０．００００１α／時間−ｃｍ２ＤＲＡＭ材料
中の１０Ｂ（ｎ，α）７Ｌｉ不純物およびその娘核種か
らのＢＰＳＧアルファ束 約０．０３１α／時間−ｃ
ｍ２（１ｃｍ２のダイの寸法で）
ら放出されるα束と比べると、ＵとＴｈからのアルファ
束 約０．００００１α／時間−ｃｍ２ＤＲＡＭ材料
中の１０Ｂ（ｎ，α）７Ｌｉ不純物およびその娘核種か
らのＢＰＳＧアルファ束 約０．０３１α／時間−ｃ
ｍ２（１ｃｍ２のダイの寸法で）
【００２６】従ってホウ素化合物から１０Ｂを除去する
ことは、パッケージレベルのアルファ束を顕著に減らす
ために必要である。ＢＰＳＧが主な目標である。分離し
た１１Ｂが比較的安価なので１０Ｂを含まないＢＰＳＧ
を安価に作ることができ、アルファ束は１０００倍以上
減る。
ことは、パッケージレベルのアルファ束を顕著に減らす
ために必要である。ＢＰＳＧが主な目標である。分離し
た１１Ｂが比較的安価なので１０Ｂを含まないＢＰＳＧ
を安価に作ることができ、アルファ束は１０００倍以上
減る。
【００２７】この理論を確認するために実験を行った。
その中で二つのサンプル、すなわちホウ素燐珪酸塩ガラ
ス（ＢＰＳＧ）を含むウエーハと燐珪素塩ガラス（ＰＳ
Ｇ）を含むウエーハとに中性子束を当てた。ＢＰＳＧウ
エーハは通常の方法（例えば１０Ｂと１１Ｂを共に含む
ホウ素）で作り、ＰＳＧウエーハは明らかにホウ素を含
んでいなかった。両フィルムの厚さは共に５８００オン
グストロームであった。実験の配置を図３に示す。
その中で二つのサンプル、すなわちホウ素燐珪酸塩ガラ
ス（ＢＰＳＧ）を含むウエーハと燐珪素塩ガラス（ＰＳ
Ｇ）を含むウエーハとに中性子束を当てた。ＢＰＳＧウ
エーハは通常の方法（例えば１０Ｂと１１Ｂを共に含む
ホウ素）で作り、ＰＳＧウエーハは明らかにホウ素を含
んでいなかった。両フィルムの厚さは共に５８００オン
グストロームであった。実験の配置を図３に示す。
【００２８】図３で、例えば原子炉などの中性子源３０
０は、ビーム口３０４から中性子のビーム３０２を放出
する。ビーム３０２はサンプル３０６に当たる。サンプ
ルに当たり、含まれる材料と反応する中性子によって生
成するアルファ粒子は、サンプルから検出器３０８まで
進む。ビーム停止装置３１２でビーム３０２は止まる。
０は、ビーム口３０４から中性子のビーム３０２を放出
する。ビーム３０２はサンプル３０６に当たる。サンプ
ルに当たり、含まれる材料と反応する中性子によって生
成するアルファ粒子は、サンプルから検出器３０８まで
進む。ビーム停止装置３１２でビーム３０２は止まる。
【００２９】 中性子束： １ｘ１０９＋中性子／ｃｍ２−秒 検出器に対する立体角： ０．１％ ＢＰＳＧサンプルから放出されるα粒子： ５５０，０
００／時間（検出器の観測値）
００／時間（検出器の観測値）
【数３】 ＰＳＧウエーハからはアルファ束は観測されなかった。
従って、０．０２／秒−ｃｍ２すなわち約７２／時間−
ｃｍ２の自然の宇宙線中性子束では、
従って、０．０２／秒−ｃｍ２すなわち約７２／時間−
ｃｍ２の自然の宇宙線中性子束では、
【数４】
【数５】
【００３０】この結果は、厚さ１１，０００オングスト
ロームのＢＰＳＧフィルムについて０．０３１α／時間
−ｃｍ２という理論計算値とよく合致する。
ロームのＢＰＳＧフィルムについて０．０３１α／時間
−ｃｍ２という理論計算値とよく合致する。
【００３１】理論的および実験的計算から、普通のホウ
素を１１Ｂ同位元素（例えば１０Ｂを除去）に代える
と、半導体装置（または「自然の」ホウ素化合物を用い
る任意の他の装置）内のアルファ束の減少に大きな影響
を与えることは明かである。この研究から分かるよう
に、通常のホウ素を含む全ての工程に１１Ｂを用いるこ
とにより、宇宙線中性子束が誘導する１０Ｂ（ｎ，α）
７Ｌｉ反応によって生じるアルファ束を除去することが
できる。これは、ＤＲＡＭの記憶セルなどの電荷感応性
回路要素には特に重要である。通常のホウ素の代わりに
分離または強化１１Ｂを用いることにより、パッケージ
レベルのアルファ束を少なくとも１０００倍減らすこと
ができる。
素を１１Ｂ同位元素（例えば１０Ｂを除去）に代える
と、半導体装置（または「自然の」ホウ素化合物を用い
る任意の他の装置）内のアルファ束の減少に大きな影響
を与えることは明かである。この研究から分かるよう
に、通常のホウ素を含む全ての工程に１１Ｂを用いるこ
とにより、宇宙線中性子束が誘導する１０Ｂ（ｎ，α）
７Ｌｉ反応によって生じるアルファ束を除去することが
できる。これは、ＤＲＡＭの記憶セルなどの電荷感応性
回路要素には特に重要である。通常のホウ素の代わりに
分離または強化１１Ｂを用いることにより、パッケージ
レベルのアルファ束を少なくとも１０００倍減らすこと
ができる。
【００３２】ここに開示した実施態様は、特許請求の範
囲内で変更または変形することができる。この発明につ
いてＤＲＡＭの実施態様を例にして説明したが、この発
明は電荷感応性回路要素を備える他の電子装置、例えば
電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、スタティック・ランダム
アクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、にも応用することができ
る。更にトレンチコンデンサ記憶セルについて開示した
が、積み重ねコンデンサ構造などの他の記憶セルにもこ
の発明を用いることができる。
囲内で変更または変形することができる。この発明につ
いてＤＲＡＭの実施態様を例にして説明したが、この発
明は電荷感応性回路要素を備える他の電子装置、例えば
電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、スタティック・ランダム
アクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、にも応用することができ
る。更にトレンチコンデンサ記憶セルについて開示した
が、積み重ねコンデンサ構造などの他の記憶セルにもこ
の発明を用いることができる。
【００３３】ここに説明した実施態様では、半導体基板
上の層の中にホウ素珪酸塩またはホウ素注入ガラス材料
を配置したが、他の配置も可能で、例えば基板自身内に
ホウ素を形成することもできる。
上の層の中にホウ素珪酸塩またはホウ素注入ガラス材料
を配置したが、他の配置も可能で、例えば基板自身内に
ホウ素を形成することもできる。
【００３４】更にこの発明は、ここに説明した電子要素
の実施態様以外にも、アルファ粒子感応環境内でホウ素
を含む任意の応用にも拡大できる。例えば光学レンズ構
造の中には、ホウ素注入材料で被覆したアルファ粒子感
応性部分を持つものがある。このような場合は、ホウ素
１０を本質的に除去するとアルファ粒子感応性部分の寿
命が顕著に延びる。
の実施態様以外にも、アルファ粒子感応環境内でホウ素
を含む任意の応用にも拡大できる。例えば光学レンズ構
造の中には、ホウ素注入材料で被覆したアルファ粒子感
応性部分を持つものがある。このような場合は、ホウ素
１０を本質的に除去するとアルファ粒子感応性部分の寿
命が顕著に延びる。
【００３５】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 １． 電子装置であって、電荷感応性回路要素を含む第
１材料と、前記電荷感応性回路要素に近接し、実質的に
ホウ素１１であってホウ素１０を本質的に除去したホウ
素を含む第２材料とを備える電子装置。 ２． 前記電荷感応性回路要素は、電荷蓄積コンデンサ
に接続する単一の伝達トランジスタを備えるダイナミッ
ク記憶セルを含む、第１項記載の電子装置。 ３． 前記ダイナミック記憶セルは前記第１材料内に形
成するトレンチを含む、第２項記載の電子装置。 ４． 前記ホウ素を含む第２材料はホウ素珪酸塩ガラス
である、第１項記載の電子装置。 ５． 前記ホウ素を含む第２材料は前記電荷感応性回路
要素を覆う、第１項記載の電子装置。 ６． 前記第１材料は半導体材料である、第１項記載の
電子装置。 ７． 前記第１材料は基板の半導体材料であり、前記ホ
ウ素を含む第２材料は前記基板上に形成するホウ素珪酸
塩ガラスである、第１項記載の電子装置。
る。 １． 電子装置であって、電荷感応性回路要素を含む第
１材料と、前記電荷感応性回路要素に近接し、実質的に
ホウ素１１であってホウ素１０を本質的に除去したホウ
素を含む第２材料とを備える電子装置。 ２． 前記電荷感応性回路要素は、電荷蓄積コンデンサ
に接続する単一の伝達トランジスタを備えるダイナミッ
ク記憶セルを含む、第１項記載の電子装置。 ３． 前記ダイナミック記憶セルは前記第１材料内に形
成するトレンチを含む、第２項記載の電子装置。 ４． 前記ホウ素を含む第２材料はホウ素珪酸塩ガラス
である、第１項記載の電子装置。 ５． 前記ホウ素を含む第２材料は前記電荷感応性回路
要素を覆う、第１項記載の電子装置。 ６． 前記第１材料は半導体材料である、第１項記載の
電子装置。 ７． 前記第１材料は基板の半導体材料であり、前記ホ
ウ素を含む第２材料は前記基板上に形成するホウ素珪酸
塩ガラスである、第１項記載の電子装置。
【００３６】８． アルファ粒子感応性部分を備える第
１構造と、前記アルファ粒子感応性部分に近接する、本
質的にホウ素１０を除去したホウ素を含む第２材料とを
備える装置。 ９． 前記アルファ粒子感応性回路要素は、電荷蓄積コ
ンデンサに接続する単一の伝達トランジスタを備えるダ
イナミック記憶セルを含む、第８項記載の装置。 １０． 前記ダイナミック記憶セルは前記第１材料内に
形成するトレンチを含む、第９項記載の装置。 １１． 前記ホウ素を含む第２材料はホウ素珪酸塩ガラ
スである、第８項記載の装置。 １２． 前記ホウ素を含む第２材料は前記アルファ粒子
感応性回路要素を覆う、第８項記載の装置。 １３． 前記第１材料は半導体材料である、第８項記載
の装置。 １４． 前記第１材料は基板の半導体材料であり、前記
ホウ素を含む第２材料は前記基板上に形成するホウ素珪
酸塩ガラスである、第８項記載の装置。
１構造と、前記アルファ粒子感応性部分に近接する、本
質的にホウ素１０を除去したホウ素を含む第２材料とを
備える装置。 ９． 前記アルファ粒子感応性回路要素は、電荷蓄積コ
ンデンサに接続する単一の伝達トランジスタを備えるダ
イナミック記憶セルを含む、第８項記載の装置。 １０． 前記ダイナミック記憶セルは前記第１材料内に
形成するトレンチを含む、第９項記載の装置。 １１． 前記ホウ素を含む第２材料はホウ素珪酸塩ガラ
スである、第８項記載の装置。 １２． 前記ホウ素を含む第２材料は前記アルファ粒子
感応性回路要素を覆う、第８項記載の装置。 １３． 前記第１材料は半導体材料である、第８項記載
の装置。 １４． 前記第１材料は基板の半導体材料であり、前記
ホウ素を含む第２材料は前記基板上に形成するホウ素珪
酸塩ガラスである、第８項記載の装置。
【００３７】１５． 第１材料内にアルファ粒子感応性
部分を形成し、前記アルファ粒子感応性部分に近接し
て、本質的にホウ素１０を除去したホウ素を含む第２材
料を形成する、装置を製作する工程。 １６． 前記アルファ粒子感応性部分の形成は、コンデ
ンサに接続する単一のトランジスタを備えるダイナミッ
ク記憶セルの形成を含む、第１５項記載の工程。 １７． ダイナミック記憶セルの形成は、前記第１材料
内のトレンチの形成を含む、第１５項記載の工程。 １８． 前記ホウ素を含む第２材料の形成は、ホウ素珪
酸塩ガラスの形成を含む、第１５項記載の工程。 １９． 前記ホウ素を含む第２材料の形成は、前記アル
ファ粒子感応性部分を覆う前記ホウ素を含む第２材料の
形成を含む、第１５項記載の工程。 ２０． 半導体材料の前記第１材料の形成を含む、第１
５項記載の工程。 ２１． 基板の半導体材料の前記第１材料の形成と、ホ
ウ素珪酸塩ガラスの前記ホウ素を含む第２材料の形成と
を含む、第１５項記載の工程。
部分を形成し、前記アルファ粒子感応性部分に近接し
て、本質的にホウ素１０を除去したホウ素を含む第２材
料を形成する、装置を製作する工程。 １６． 前記アルファ粒子感応性部分の形成は、コンデ
ンサに接続する単一のトランジスタを備えるダイナミッ
ク記憶セルの形成を含む、第１５項記載の工程。 １７． ダイナミック記憶セルの形成は、前記第１材料
内のトレンチの形成を含む、第１５項記載の工程。 １８． 前記ホウ素を含む第２材料の形成は、ホウ素珪
酸塩ガラスの形成を含む、第１５項記載の工程。 １９． 前記ホウ素を含む第２材料の形成は、前記アル
ファ粒子感応性部分を覆う前記ホウ素を含む第２材料の
形成を含む、第１５項記載の工程。 ２０． 半導体材料の前記第１材料の形成を含む、第１
５項記載の工程。 ２１． 基板の半導体材料の前記第１材料の形成と、ホ
ウ素珪酸塩ガラスの前記ホウ素を含む第２材料の形成と
を含む、第１５項記載の工程。
【００３８】２２． 揮発性記憶セル２００などの電荷
感応性回路要素において、記憶セルの配列の上の基板２
０６の上に直接堆積するホウ素珪酸塩ガラス２３０、２
４０内のホウ素１０を本質的に除去し、ホウ素１１を用
いることによりソフト誤差が減少する。ホウ素１０は自
然に発生する宇宙線の中性子を捕捉すると分裂して１．
４７ＭｅＶのアルファ粒子を発生しやすい。ホウ素１０
は中性子捕捉断面が大きいので中性子を捕捉をしやす
い。ホウ素１１は分裂しない。
感応性回路要素において、記憶セルの配列の上の基板２
０６の上に直接堆積するホウ素珪酸塩ガラス２３０、２
４０内のホウ素１０を本質的に除去し、ホウ素１１を用
いることによりソフト誤差が減少する。ホウ素１０は自
然に発生する宇宙線の中性子を捕捉すると分裂して１．
４７ＭｅＶのアルファ粒子を発生しやすい。ホウ素１０
は中性子捕捉断面が大きいので中性子を捕捉をしやす
い。ホウ素１１は分裂しない。
【図１】本質的にホウ素１０を除去して、実質的にホウ
素１１でホウ素珪酸塩ガラス材料を作ることのできるＤ
ＲＡＭのブロック図。
素１１でホウ素珪酸塩ガラス材料を作ることのできるＤ
ＲＡＭのブロック図。
【図２】記億セルに近接するホウ素珪酸塩ガラスの層を
示すＤＲＡＭ記憶セルの断面図。
示すＤＲＡＭ記憶セルの断面図。
【図３】この発見を確認するために用いた試験装置を示
す図。
す図。
３０ ＤＲＡＭ装置 ５８ 行アドレスバッファ ６０ 列アドレスバッファ ６２ タイミングおよび制御ブロック ６３ 配線 ６６ データイン・レジスタ ６８ データアウト・レジスタ ７０ 配線 ７２ Ｉ／Ｏバッファ ７４ 配線 ７６ 列デコーダ ７８，８０ 配線 ８２ 行デコーダ ８４ 配線 ８６ 全配列 ８８ 部分配列 ９０ センス増幅器 ２００ 記憶セル ２０２ 伝達トランジスタ ２０４ ビット記憶コンデンサ ２０６ 基板 ２０７ ｐタンク材料 ２０８，２１０ ドレン／ソース領域 ２１２ チャンネル領域 ２１４ ＯＸ−２ゲート酸化物 ２１６ ポリ−２ゲート ２１７ 語線 ２１８ ビット線 ２２２ トレンチ ２２４ フィールドプレート ２２６ 誘電層 ２２８ 導電層 ２２９ 中間層酸化物絶縁層 ２３０ ビット線酸化物絶縁層 ２４０ 金属レベル酸化物層 ２４２ ＣＶＤ−Ｗ層 ２４４ ＭＩＬＯ−１層 ２４６ ＭＩＬＯ−２層 ２４８ ＣＶＤ−Ｗ部 ２５０ Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ部 ２５２ 被覆層 ３００ 中性子源 ３０２ 中性子ビーム ３０４ ビーム口 ３０６ サンプル ３０８ 検出器 ３１２ ビーム停止装置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年４月１９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 ホウ素１０を除去してホウ素含有化合
物からのアルファ粒子放出を減少させる電子装置および
工程
物からのアルファ粒子放出を減少させる電子装置および
工程
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、一般にアルファ粒子
に感応する回路要素を備える半導体装置に関し、より詳
しくは、その性能がアルファ粒子の存在によって損なわ
れる可能性のある電荷感応性要素を備える電子装置、例
えばダイナミック・ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡ
Ｍ）、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、スタティック・ラ
ンダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）などに関する。
に感応する回路要素を備える半導体装置に関し、より詳
しくは、その性能がアルファ粒子の存在によって損なわ
れる可能性のある電荷感応性要素を備える電子装置、例
えばダイナミック・ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡ
Ｍ）、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、スタティック・ラ
ンダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）などに関する。
【０００２】
【従来の技術】アルファ粒子が当たるとＤＲＡＭに誤差
を生じることがこれまで観察され、研究されてきた。
Ｃ．ウエッブ（Ｗｅｂｂ）他の論文、「６５ｎｓ ＣＭ
ＯＳ １ＭｂＤＲＡＭ」、ＩＳＳＣＣ １９８６年、ペ
ージ２６２−２６３は、Ｎ−ウエルに記憶セルの配列を
配置して、ダイ被覆なしで１０００ＦＩＴ未満のソフト
誤差率（ＳＥＲ）を得るプレーナ１トランジスタセルの
設計を開示している。Ａ．Ｈ．シャー（Ｓｈａｈ）他の
論文、「クロスポイント・トレンチトランジスタセルを
持つ４Ｍｂ ＤＲＡＭ」、ＩＳＳＣＣ １９８６年、ペ
ージ２６８−２６９は、基板から酸化物により絶縁され
た蓄積電荷によって、従来の１−Ｔセルより優れたソフ
ト誤差率が得られることを開示している。Ｍ．ＴＡＫＡ
ＤＡ他の論文、「半内部電圧ビット線予備充電の４Ｍｂ
ＤＲＡＭ」、ＩＳＳＣＣ １９８６年、ページ２７０
−２７１は、信号電荷を蓄積する埋め込みポリシリコン
電極を備え、Ｐ／Ｐ＋＋エピタキシャルウエーハの高密
度注入基板を対向電極とする、アルファ粒子のソフト誤
差に対して高度に耐性を持つトレンチセルを開示してい
る。
を生じることがこれまで観察され、研究されてきた。
Ｃ．ウエッブ（Ｗｅｂｂ）他の論文、「６５ｎｓ ＣＭ
ＯＳ １ＭｂＤＲＡＭ」、ＩＳＳＣＣ １９８６年、ペ
ージ２６２−２６３は、Ｎ−ウエルに記憶セルの配列を
配置して、ダイ被覆なしで１０００ＦＩＴ未満のソフト
誤差率（ＳＥＲ）を得るプレーナ１トランジスタセルの
設計を開示している。Ａ．Ｈ．シャー（Ｓｈａｈ）他の
論文、「クロスポイント・トレンチトランジスタセルを
持つ４Ｍｂ ＤＲＡＭ」、ＩＳＳＣＣ １９８６年、ペ
ージ２６８−２６９は、基板から酸化物により絶縁され
た蓄積電荷によって、従来の１−Ｔセルより優れたソフ
ト誤差率が得られることを開示している。Ｍ．ＴＡＫＡ
ＤＡ他の論文、「半内部電圧ビット線予備充電の４Ｍｂ
ＤＲＡＭ」、ＩＳＳＣＣ １９８６年、ページ２７０
−２７１は、信号電荷を蓄積する埋め込みポリシリコン
電極を備え、Ｐ／Ｐ＋＋エピタキシャルウエーハの高密
度注入基板を対向電極とする、アルファ粒子のソフト誤
差に対して高度に耐性を持つトレンチセルを開示してい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】宇宙線中性子束が常に
存在するので、自然界に発生するホウ素の同位元素（重
量で約１９．９％）であるホウ素１０が分裂し、リチウ
ム７と１．４７ＭｅＶのアルファ粒子（１０Ｂ（ｎ，
α）７Ｌｉ）を生成する。ホウ素１０の断面は中性子を
多く捕捉するので、この反応はアルファ粒子の大きな発
生源となる。電荷感応性回路要素に近接したホウ素注入
ガラス材料に用いられるホウ素１０はアルファ粒子の主
な発生源で、ソフト誤差率を起こすことをわれわれは発
見した。
存在するので、自然界に発生するホウ素の同位元素（重
量で約１９．９％）であるホウ素１０が分裂し、リチウ
ム７と１．４７ＭｅＶのアルファ粒子（１０Ｂ（ｎ，
α）７Ｌｉ）を生成する。ホウ素１０の断面は中性子を
多く捕捉するので、この反応はアルファ粒子の大きな発
生源となる。電荷感応性回路要素に近接したホウ素注入
ガラス材料に用いられるホウ素１０はアルファ粒子の主
な発生源で、ソフト誤差率を起こすことをわれわれは発
見した。
【０００４】半導体装置、特に電荷感応性回路要素を備
える半導体装置は、ホウ素を含む材料を多く使用する。
これらの材料はホウ素燐珪酸塩ガラスなどのホウ素注入
ガラスを含み、金属レベル、ホウ素注入基板、ホウ素注
入物の間の絶縁材料としてよく用いられる。更にこれら
のホウ素含有材料は一般に電荷感応性要素に近接しすな
わちごく近くにあり、ソフト誤差率（ＳＥＲ）に影響を
与えるアルファ粒子束を増加させる。
える半導体装置は、ホウ素を含む材料を多く使用する。
これらの材料はホウ素燐珪酸塩ガラスなどのホウ素注入
ガラスを含み、金属レベル、ホウ素注入基板、ホウ素注
入物の間の絶縁材料としてよく用いられる。更にこれら
のホウ素含有材料は一般に電荷感応性要素に近接しすな
わちごく近くにあり、ソフト誤差率（ＳＥＲ）に影響を
与えるアルファ粒子束を増加させる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】ホウ素ソース材料とし
て、特にホウ素珪酸塩ガラスの生産に、強化ホウ素１１
（減損したホウ素１０）を用いることにより、１０Ｂ
（ｎ，α）７Ｌｉ崩壊が避けられるのでアルファ粒子の
この大発生源を除くことができる。従ってホウ素含有材
料は本質的にホウ素１０を含んではならない。
て、特にホウ素珪酸塩ガラスの生産に、強化ホウ素１１
（減損したホウ素１０）を用いることにより、１０Ｂ
（ｎ，α）７Ｌｉ崩壊が避けられるのでアルファ粒子の
この大発生源を除くことができる。従ってホウ素含有材
料は本質的にホウ素１０を含んではならない。
【０００６】通常のホウ素の代わりにホウ素１１を用い
ても工程のコストは余り増えない。それは原料のコスト
がほぼ同じだからである。更に強化ホウ素１１は通常の
ホウ素と化学的に同等なので、特別の設備や追加の工程
段階は必要ない。
ても工程のコストは余り増えない。それは原料のコスト
がほぼ同じだからである。更に強化ホウ素１１は通常の
ホウ素と化学的に同等なので、特別の設備や追加の工程
段階は必要ない。
【０００７】
【実施例】この明細書では、信号の名称または頭字語の
後に下線文字を用いて活性の低状態を表す。これはワー
ドプロセッサで明細書を作成するのに便利だからであ
る。ただし図面では活性の低状態を表すのに上線を用い
てよい。
後に下線文字を用いて活性の低状態を表す。これはワー
ドプロセッサで明細書を作成するのに便利だからであ
る。ただし図面では活性の低状態を表すのに上線を用い
てよい。
【０００８】図１のＤＲＡＭ装置３０は、行アドレスバ
ッファ５８と列アドレスバッファ６０にアドレス信号Ａ
０−Ａ１１を受ける。アドレス信号は、タイミングおよ
び制御ブロック６２に受ける制御信号ＲＡＳ＿、上部列
アドレスストローブＵＣＡＳ＿、下部アドレスストロー
ブＬＣＡＳ＿を用いて、アドレスバッファ内にラッチさ
れる。配線６３を通して、所望のタイミングおよび制御
信号はブロック６２からバッファ５８および６０に送ら
れる。
ッファ５８と列アドレスバッファ６０にアドレス信号Ａ
０−Ａ１１を受ける。アドレス信号は、タイミングおよ
び制御ブロック６２に受ける制御信号ＲＡＳ＿、上部列
アドレスストローブＵＣＡＳ＿、下部アドレスストロー
ブＬＣＡＳ＿を用いて、アドレスバッファ内にラッチさ
れる。配線６３を通して、所望のタイミングおよび制御
信号はブロック６２からバッファ５８および６０に送ら
れる。
【０００９】データ信号ＤＱ０−ＤＱ１７は、配線６４
を通してデータイン・レジスタ６６とデータアウト・レ
ジスタ６８に並列に送られる。１８のデータ信号が配線
７０を通してデータイン・レジスタ６６から１８のＩ／
Ｏバッファ７２に並列に送られ、１８のデータ信号がデ
ータ配線７４を通して１８のＩ／Ｏバッファ７２からデ
ータアウト・レジスタ６８に並列に送られる。３６のデ
ータ信号が配線７８を通してＩ／Ｏバッファ７２から列
デコーダ７６に並列に送られる。またＩ／Ｏバッファ７
２は、配線６３を通してタイミングおよび制御ブロック
６２からタイミングおよび制御信号を受けて、３６のデ
ータ信号から１８を選択する。
を通してデータイン・レジスタ６６とデータアウト・レ
ジスタ６８に並列に送られる。１８のデータ信号が配線
７０を通してデータイン・レジスタ６６から１８のＩ／
Ｏバッファ７２に並列に送られ、１８のデータ信号がデ
ータ配線７４を通して１８のＩ／Ｏバッファ７２からデ
ータアウト・レジスタ６８に並列に送られる。３６のデ
ータ信号が配線７８を通してＩ／Ｏバッファ７２から列
デコーダ７６に並列に送られる。またＩ／Ｏバッファ７
２は、配線６３を通してタイミングおよび制御ブロック
６２からタイミングおよび制御信号を受けて、３６のデ
ータ信号から１８を選択する。
【００１０】列デコーダ７６は配線８０を通して列アド
レスバッファ６０から８アドレス信号を並列に受ける。
行デコーダ８２は配線８４を通して行アドレスバッファ
５８から１２のアドレス信号を並列に受ける。列デコー
ダ７６と行デコーダ８２は全配列８６の各記憶セルにア
ドレスする。配列８６はそれぞれ１データビットを含む
ことができる１８，８７４，３６８（１８Ｍ）の記憶セ
ルを備え、１語１８ビットで１，０４８，５７６（１Ｍ
ｘ１８）語を形成する。全配列８６は部分配列８８のよ
うな７２の部分配列を含み、各部分配列は２５６Ｋの記
憶セルを含む。３６の部分配列が行デコーダ８２の両側
に配置される。部分配列中の記憶セルの選択された行か
らのデータ信号は、センス増幅器９０を通して列デコー
ダ７６に送られる。
レスバッファ６０から８アドレス信号を並列に受ける。
行デコーダ８２は配線８４を通して行アドレスバッファ
５８から１２のアドレス信号を並列に受ける。列デコー
ダ７６と行デコーダ８２は全配列８６の各記憶セルにア
ドレスする。配列８６はそれぞれ１データビットを含む
ことができる１８，８７４，３６８（１８Ｍ）の記憶セ
ルを備え、１語１８ビットで１，０４８，５７６（１Ｍ
ｘ１８）語を形成する。全配列８６は部分配列８８のよ
うな７２の部分配列を含み、各部分配列は２５６Ｋの記
憶セルを含む。３６の部分配列が行デコーダ８２の両側
に配置される。部分配列中の記憶セルの選択された行か
らのデータ信号は、センス増幅器９０を通して列デコー
ダ７６に送られる。
【００１１】制御信号である書き込み（Ｗ＿）と出力可
能（ＯＥ＿）はタイミングおよび制御ブロック６２に接
続し、全配列８６からのデータ信号の書き込みと読み出
しを指示し制御する。
能（ＯＥ＿）はタイミングおよび制御ブロック６２に接
続し、全配列８６からのデータ信号の書き込みと読み出
しを指示し制御する。
【００１２】１８Ｍの各記憶セルは電荷感応性回路要素
で、データビットを表すある量の電荷を保持する。記憶
セルを通過するアルファ粒子は電荷を増加させ、記憶し
たデータビットの意味を変える。
で、データビットを表すある量の電荷を保持する。記憶
セルを通過するアルファ粒子は電荷を増加させ、記憶し
たデータビットの意味を変える。
【００１３】図２で、記憶セル２００は伝達トランジス
タ２０２と、基板２０６中に形成されるビット記憶コン
デンサ２０４を備える。記憶セルがホウ素珪酸塩ガラス
レベルに近接していることを示すために、記憶セル２０
０はダイナミック記憶セルを理想化した形で示している
が、これは必ずしもこの発明を実施する記憶セルの望ま
しい実施態様として示しているのではない。セル２００
は、一般にトレンチコンデンサ記憶セルを表す。
タ２０２と、基板２０６中に形成されるビット記憶コン
デンサ２０４を備える。記憶セルがホウ素珪酸塩ガラス
レベルに近接していることを示すために、記憶セル２０
０はダイナミック記憶セルを理想化した形で示している
が、これは必ずしもこの発明を実施する記憶セルの望ま
しい実施態様として示しているのではない。セル２００
は、一般にトレンチコンデンサ記憶セルを表す。
【００１４】トランジスタ２０２は、燐注入物Ｎ＋半導
体材料で形成するドレン／ソース領域２０８と２１０、
ｐタンク材料２０７で形成するチャンネル領域２１２、
ＯＸ−２のゲート酸化物２１４、ポリ−２のゲート２１
６を備える。ゲート２１６は一般に１行線すなわち語線
の部分を形成し、記憶セルの配列全体に渡って延び、ま
た多くのセルトランジスタのトランジスタゲートを形成
する。語線２１７は他の記憶セルのトランジスタゲート
を形成する。珪化物ポリ−３で形成するビット線２１８
は列線すなわちビット線の部分を形成し、記憶セルの配
列全体に渡ってセンス増幅器に延び、また多数のセルの
各ドレン／ソース領域２０８に接続する。語線とビット
線は、一般に互いに垂直に配列する。
体材料で形成するドレン／ソース領域２０８と２１０、
ｐタンク材料２０７で形成するチャンネル領域２１２、
ＯＸ−２のゲート酸化物２１４、ポリ−２のゲート２１
６を備える。ゲート２１６は一般に１行線すなわち語線
の部分を形成し、記憶セルの配列全体に渡って延び、ま
た多くのセルトランジスタのトランジスタゲートを形成
する。語線２１７は他の記憶セルのトランジスタゲート
を形成する。珪化物ポリ−３で形成するビット線２１８
は列線すなわちビット線の部分を形成し、記憶セルの配
列全体に渡ってセンス増幅器に延び、また多数のセルの
各ドレン／ソース領域２０８に接続する。語線とビット
線は、一般に互いに垂直に配列する。
【００１５】コンデンサ２０４はトレンチ２２２内およ
び周囲に形成し、基板２０６内に延びる。ポリシリコン
−１のフィールドプレート２２４は実質的にトレンチ２
２２に充満する。ゲートＯＸ−１の容量性誘電層２２６
はプレート２２４を包み、注入物導電層２２８は誘電層
２２６を包む。層２２８はソース／ドレン領域２１０に
接続し、コンデンサを伝達トランジスタ２０２に接続す
る。
び周囲に形成し、基板２０６内に延びる。ポリシリコン
−１のフィールドプレート２２４は実質的にトレンチ２
２２に充満する。ゲートＯＸ−１の容量性誘電層２２６
はプレート２２４を包み、注入物導電層２２８は誘電層
２２６を包む。層２２８はソース／ドレン領域２１０に
接続し、コンデンサを伝達トランジスタ２０２に接続す
る。
【００１６】中間層酸化物ＩＬＯ絶縁層２２９はフィー
ルドプレート２２４と語線２１７を電気的に絶縁する。
トランジスタ２０２とコンデンサ２０４の上にある、厚
さ約６０００オングストロームのホウ素燐珪酸塩ガラス
で形成するビット線酸化物ＢＬＯ絶縁層２３０は、ゲー
ト２１６とビット線２１８と語線２１７を相互に電気的
に絶縁する。珪化物ポリ−３のビット線２１８を上から
覆って延びるホウ素珪酸塩ガラスの金属レベル酸化物Ｍ
ＬＯ層２４０の厚さは約６０００オングストロームであ
る。装置の構造は、ＣＶＤ−Ｗ層２４２、ＭＩＬＯ−１
層２４４、ＭＩＬＯ−２層２４６、ＣＶＤ−Ｗ部２４
８、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ部２５０、被覆層２５２を備え
る。
ルドプレート２２４と語線２１７を電気的に絶縁する。
トランジスタ２０２とコンデンサ２０４の上にある、厚
さ約６０００オングストロームのホウ素燐珪酸塩ガラス
で形成するビット線酸化物ＢＬＯ絶縁層２３０は、ゲー
ト２１６とビット線２１８と語線２１７を相互に電気的
に絶縁する。珪化物ポリ−３のビット線２１８を上から
覆って延びるホウ素珪酸塩ガラスの金属レベル酸化物Ｍ
ＬＯ層２４０の厚さは約６０００オングストロームであ
る。装置の構造は、ＣＶＤ−Ｗ層２４２、ＭＩＬＯ−１
層２４４、ＭＩＬＯ−２層２４６、ＣＶＤ−Ｗ部２４
８、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ部２５０、被覆層２５２を備え
る。
【００１７】これらのホウ素珪酸塩ガラス層２３０と２
４０はコンデンサ２０４に近接しており、これらから放
出するアルファ粒子は容易に通過してコンデンサ２０４
に達して、上に述べたアルファ粒子に起因するソフト誤
差を生じる。リードフレームやパッケージ材料などの構
造から発生する他のアルファ粒子がソフト誤差を生じる
場合は、コンデンサ２０４に達するのにより長い距離を
通らなければならない。ホウ素珪酸塩ガラス層２３０と
２４０からアルファ粒子が発生しないようにすれば、ソ
フト誤差の原因となるアルファ粒子は顕著に減少する。
４０はコンデンサ２０４に近接しており、これらから放
出するアルファ粒子は容易に通過してコンデンサ２０４
に達して、上に述べたアルファ粒子に起因するソフト誤
差を生じる。リードフレームやパッケージ材料などの構
造から発生する他のアルファ粒子がソフト誤差を生じる
場合は、コンデンサ２０４に達するのにより長い距離を
通らなければならない。ホウ素珪酸塩ガラス層２３０と
２４０からアルファ粒子が発生しないようにすれば、ソ
フト誤差の原因となるアルファ粒子は顕著に減少する。
【００１８】従来これらの二つの層は通常のホウ素を含
んでおり、その中の１９．９％がホウ素１０で、残りが
ホウ素１１であった。このため、上に説明したアルファ
粒子に起因するソフト誤差が発生した。実質的にホウ素
１１だけを含んでホウ素１０を除去した、すなわちホウ
素の重量で約１９．９％よりかなり少ないホウ素１０し
か含まないので本質的にホウ素１０を除去したと言える
ホウ素を用いることにより、ソフト誤差率は顕著に減少
する。
んでおり、その中の１９．９％がホウ素１０で、残りが
ホウ素１１であった。このため、上に説明したアルファ
粒子に起因するソフト誤差が発生した。実質的にホウ素
１１だけを含んでホウ素１０を除去した、すなわちホウ
素の重量で約１９．９％よりかなり少ないホウ素１０し
か含まないので本質的にホウ素１０を除去したと言える
ホウ素を用いることにより、ソフト誤差率は顕著に減少
する。
【００１９】ホウ素は半導体工程で大量に用いられる。
自然のホウ素は二つの安定な同位元素１０Ｂと１１Ｂか
ら成る。中性子、ガンマ線、アルファ粒子、その他の粒
子から成る宇宙線の束が常に存在するので、反応が起き
てアルファ粒子を放出する。１０Ｂに中性子が当たると
次の反応が起こる。１０ Ｂ（ｎ，α）７Ｌｉ：１０Ｂ＋中性子 → ７Ｌｉ
＋アルファ（１．４７ＭｅＶ）
自然のホウ素は二つの安定な同位元素１０Ｂと１１Ｂか
ら成る。中性子、ガンマ線、アルファ粒子、その他の粒
子から成る宇宙線の束が常に存在するので、反応が起き
てアルファ粒子を放出する。１０Ｂに中性子が当たると
次の反応が起こる。１０ Ｂ（ｎ，α）７Ｌｉ：１０Ｂ＋中性子 → ７Ｌｉ
＋アルファ（１．４７ＭｅＶ）
【００２０】中性子によって７Ｌｉに変換すると、１０
Ｂは１．４７ＭｅＶのアルファ粒子を放出する。このア
ルファ粒子は、ＤＲＡＭの記憶セルなどの電荷感応性回
路要素にソフト誤差を発生する。ホウ素１０の熱中性子
捕捉断面が非常に大きくて多数のアルファ粒子を発生す
るのでなければ、これは問題ではないかも知れない。
１０Ｂ（ｎ，α）７Ｌｉ反応で発生するアルファ束は、
ＤＲＡＭの製造に用いる他の全ての材料、例えば金属蒸
着、酸化物、窒化物、ポリシリコンおよびシリコンなど
から放出するアルファ束の少なくとも１０００倍は大き
い。
Ｂは１．４７ＭｅＶのアルファ粒子を放出する。このア
ルファ粒子は、ＤＲＡＭの記憶セルなどの電荷感応性回
路要素にソフト誤差を発生する。ホウ素１０の熱中性子
捕捉断面が非常に大きくて多数のアルファ粒子を発生す
るのでなければ、これは問題ではないかも知れない。
１０Ｂ（ｎ，α）７Ｌｉ反応で発生するアルファ束は、
ＤＲＡＭの製造に用いる他の全ての材料、例えば金属蒸
着、酸化物、窒化物、ポリシリコンおよびシリコンなど
から放出するアルファ束の少なくとも１０００倍は大き
い。
【００２１】先ず、一般的な半導体装置内のホウ素の主
発生源を計算する。 ホウ素ｐ型シリコン（１Ω−ｃｍ） 約１
０１５ｃｍ−３ ホウ素ｐ型注入物（活性な体積について基準化） ＜１
０１２ｃｍ−３ ホウ素注入ガラス（例えばＢＰＳＧ） 約１
０２０ｃｍ−３（ＢＰＳＧ中） 従って、アルファ粒子（α）の主発生源はＢＰＳＧ内の
ホウ素１０からで、他の発生源より１０５以上の濃度で
ある。
発生源を計算する。 ホウ素ｐ型シリコン（１Ω−ｃｍ） 約１
０１５ｃｍ−３ ホウ素ｐ型注入物（活性な体積について基準化） ＜１
０１２ｃｍ−３ ホウ素注入ガラス（例えばＢＰＳＧ） 約１
０２０ｃｍ−３（ＢＰＳＧ中） 従って、アルファ粒子（α）の主発生源はＢＰＳＧ内の
ホウ素１０からで、他の発生源より１０５以上の濃度で
ある。
【００２２】例えば、１６Ｍｂ ＤＲＡＭは約１１，０
００オングストロームの、重量で約４．２％のホウ素を
含むＢＰＳＧを用いる。従って約１ｃｍ２のチップ領域
を仮定すると、 ＢＰＳＧの体積 ＝ 約１ｃｍ２×１．１×１０−４ｃ
ｍ＝１．１×１０−４ｃｍ３ ＳｉＯ２（ＢＰＳＧ）の濃度 ＝ 約２．２ｇ／ｃｍ３ ＢＰＳＧの重量＝１．１×１０−４ｃｍ３×２．２ｇ／
ｃｍ３＝２．４×１０−４ｇ ＢＰＳＧ内のホウ素の重量＝０．０４２×２．４×１０
−４ｇ＝１×１０−５ｇ
００オングストロームの、重量で約４．２％のホウ素を
含むＢＰＳＧを用いる。従って約１ｃｍ２のチップ領域
を仮定すると、 ＢＰＳＧの体積 ＝ 約１ｃｍ２×１．１×１０−４ｃ
ｍ＝１．１×１０−４ｃｍ３ ＳｉＯ２（ＢＰＳＧ）の濃度 ＝ 約２．２ｇ／ｃｍ３ ＢＰＳＧの重量＝１．１×１０−４ｃｍ３×２．２ｇ／
ｃｍ３＝２．４×１０−４ｇ ＢＰＳＧ内のホウ素の重量＝０．０４２×２．４×１０
−４ｇ＝１×１０−５ｇ
【数１】
【００２３】ホウ素１０からアルファ束を計算するに
は、中性子束、ホウ素１０熱中性子捕捉断面、ホウ素１
０原子の数を知る必要がある。 １． 宇宙線中性子束は約０．０２中性子／ｃｍ２−秒
であることが文献に明示されている。 ２． １０Ｂの熱中性子捕捉断面は３８３８バーンであ
る。多くの元素で、熱中性子捕捉断面は１−１０−３バ
ーンである。 バーンは面積の単位で、１バーン＝１０−２８ｍ２ すなわち １バーン＝１０−２４ｃｍ２ ３． ホウ素の１９．９％は１０Ｂである。従って１６
Ｍｂ ＤＲＡＭに用いるＢＰＳＧは、
は、中性子束、ホウ素１０熱中性子捕捉断面、ホウ素１
０原子の数を知る必要がある。 １． 宇宙線中性子束は約０．０２中性子／ｃｍ２−秒
であることが文献に明示されている。 ２． １０Ｂの熱中性子捕捉断面は３８３８バーンであ
る。多くの元素で、熱中性子捕捉断面は１−１０−３バ
ーンである。 バーンは面積の単位で、１バーン＝１０−２８ｍ２ すなわち １バーン＝１０−２４ｃｍ２ ３． ホウ素の１９．９％は１０Ｂである。従って１６
Ｍｂ ＤＲＡＭに用いるＢＰＳＧは、
【数２】 である。
【００２４】１と２と３を掛けると、計算で得られるＢ
ＰＳＧからのアルファ束は、 （０．０２中性子／ｃｍ２−秒）（３８３８バーン）
（１０−２４ｃｍ２／バーン）（１．１１×１０１７原
子） ＝ ＢＰＳＧアルファ束 ＢＰＳＧアルファ束 ＝ ８．６×１０−６α／秒〜
１×１０−５α／秒〜 ０．０３１α／時間
ＰＳＧからのアルファ束は、 （０．０２中性子／ｃｍ２−秒）（３８３８バーン）
（１０−２４ｃｍ２／バーン）（１．１１×１０１７原
子） ＝ ＢＰＳＧアルファ束 ＢＰＳＧアルファ束 ＝ ８．６×１０−６α／秒〜
１×１０−５α／秒〜 ０．０３１α／時間
【００２５】材料中のウラニウムとトリウムの不純物か
ら放出されるα束と比べると、ＵとＴｈからのアルファ
束 約０．００００１α／時間−ｃｍ２ＤＲＡＭ材料
中の１０Ｂ（ｎ，α）７Ｌｉ不純物およびその娘核種か
らのＢＰＳＧアルファ束 約０．０３１α／時間−ｃ
ｍ２（１ｃｍ２のダイの寸法で）
ら放出されるα束と比べると、ＵとＴｈからのアルファ
束 約０．００００１α／時間−ｃｍ２ＤＲＡＭ材料
中の１０Ｂ（ｎ，α）７Ｌｉ不純物およびその娘核種か
らのＢＰＳＧアルファ束 約０．０３１α／時間−ｃ
ｍ２（１ｃｍ２のダイの寸法で）
【００２６】従ってホウ素化合物から１０Ｂを除去する
ことは、パッケージレベルのアルファ束を顕著に減らす
ために必要である。ＢＰＳＧが主な目標である。分離し
た１１Ｂが比較的安価なので１０Ｂを含まないＢＰＳＧ
を安価に作ることができ、アルファ束は１０００倍以上
減る。
ことは、パッケージレベルのアルファ束を顕著に減らす
ために必要である。ＢＰＳＧが主な目標である。分離し
た１１Ｂが比較的安価なので１０Ｂを含まないＢＰＳＧ
を安価に作ることができ、アルファ束は１０００倍以上
減る。
【００２７】この理論を確認するために実験を行った。
その中で二つのサンプル、すなわちホウ素燐珪酸塩ガラ
ス（ＢＰＳＧ）を含むウエーハと燐珪素塩ガラス（ＰＳ
Ｇ）を含むウエーハとに中性子束を当てた。ＢＰＳＧウ
エーハは通常の方法（例えば１０Ｂと１１Ｂを共に含む
ホウ素）で作り、ＰＳＧウエーハは明らかにホウ素を含
んでいなかった。両フィルムの厚さは共に５８００オン
グストロームであった。実験の配置を図３に示す。
その中で二つのサンプル、すなわちホウ素燐珪酸塩ガラ
ス（ＢＰＳＧ）を含むウエーハと燐珪素塩ガラス（ＰＳ
Ｇ）を含むウエーハとに中性子束を当てた。ＢＰＳＧウ
エーハは通常の方法（例えば１０Ｂと１１Ｂを共に含む
ホウ素）で作り、ＰＳＧウエーハは明らかにホウ素を含
んでいなかった。両フィルムの厚さは共に５８００オン
グストロームであった。実験の配置を図３に示す。
【００２８】図３で、例えば原子炉などの中性子源３０
０は、ビーム口３０４から中性子のビーム３０２を放出
する。ビーム３０２はサンプル３０６に当たる。サンプ
ルに当たり、含まれる材料と反応する中性子によって生
成するアルファ粒子は、サンプルから検出器３０８まで
進む。ビーム停止装置３１２でビーム３０２は止まる。
０は、ビーム口３０４から中性子のビーム３０２を放出
する。ビーム３０２はサンプル３０６に当たる。サンプ
ルに当たり、含まれる材料と反応する中性子によって生
成するアルファ粒子は、サンプルから検出器３０８まで
進む。ビーム停止装置３１２でビーム３０２は止まる。
【００２９】 中性子束： １×１０９中性子／ｃｍ２−秒 検出器に対する立体角： ０．１％ ＢＰＳＧサンプルから放出されるα粒子： ５５０，０
００／時間（検出器の観測値）
００／時間（検出器の観測値）
【数３】 アルファ束 ＝ ５．５×１０８α／時間−ｃｍ２
（３．６×１０１２中性子／ｃｍ２−時間 の中性子束
当たり） ＰＳＧウエーハからはアルファ束は観測されなかった。
従って、０．０２／秒−ｃｍ２ すなわち約７２／時間
−ｃｍ２ の自然の宇宙線中性子束では、
（３．６×１０１２中性子／ｃｍ２−時間 の中性子束
当たり） ＰＳＧウエーハからはアルファ束は観測されなかった。
従って、０．０２／秒−ｃｍ２ すなわち約７２／時間
−ｃｍ２ の自然の宇宙線中性子束では、
【数４】
【数５】 ＢＰＳＧからの自然のα束 ＝ ０．０１１α／時間−
ｃｍ２（サンプルの厚さは５８００オングストローム）
ｃｍ２（サンプルの厚さは５８００オングストローム）
【００３０】この結果は、厚さ１１，０００オングスト
ロームのＢＰＳＧフィルムについて０．０３１α／時間
−ｃｍ２という理論計算値とよく合致する。
ロームのＢＰＳＧフィルムについて０．０３１α／時間
−ｃｍ２という理論計算値とよく合致する。
【００３１】理論的および実験的計算から、普通のホウ
素を１１Ｂ同位元素（例えば１０Ｂを除去）に代える
と、半導体装置（または「自然の」ホウ素化合物を用い
る任意の他の装置）内のアルファ束の減少に大きな影響
を与えることは明かである。この研究から分かるよう
に、通常のホウ素を含む全ての工程に１１Ｂを用いるこ
とにより、宇宙線中性子束が誘導する１０Ｂ（ｎ，α）
７Ｌｉ反応によって生じるアルファ束を除去することが
できる。これは、ＤＲＡＭの記憶セルなどの電荷感応性
回路要素には特に重要である。通常のホウ素の代わりに
分離または強化１１Ｂを用いることにより、パッケージ
レベルのアルファ束を少なくとも１０００倍減らすこと
ができる。
素を１１Ｂ同位元素（例えば１０Ｂを除去）に代える
と、半導体装置（または「自然の」ホウ素化合物を用い
る任意の他の装置）内のアルファ束の減少に大きな影響
を与えることは明かである。この研究から分かるよう
に、通常のホウ素を含む全ての工程に１１Ｂを用いるこ
とにより、宇宙線中性子束が誘導する１０Ｂ（ｎ，α）
７Ｌｉ反応によって生じるアルファ束を除去することが
できる。これは、ＤＲＡＭの記憶セルなどの電荷感応性
回路要素には特に重要である。通常のホウ素の代わりに
分離または強化１１Ｂを用いることにより、パッケージ
レベルのアルファ束を少なくとも１０００倍減らすこと
ができる。
【００３２】ここに開示した実施態様は、特許請求の範
囲内で変更または変形することができる。この発明につ
いてＤＲＡＭの実施態様を例にして説明したが、この発
明は電荷感応性回路要素を備える他の電子装置、例えば
電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、スタティック・ランダム
アクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、にも応用することができ
る。更にトレンチコンデンサ記憶セルについて開示した
が、積み重ねコンデンサ構造などの他の記憶セルにもこ
の発明を用いることができる。
囲内で変更または変形することができる。この発明につ
いてＤＲＡＭの実施態様を例にして説明したが、この発
明は電荷感応性回路要素を備える他の電子装置、例えば
電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、スタティック・ランダム
アクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、にも応用することができ
る。更にトレンチコンデンサ記憶セルについて開示した
が、積み重ねコンデンサ構造などの他の記憶セルにもこ
の発明を用いることができる。
【００３３】ここに説明した実施態様では、半導体基板
上の層の中にホウ素珪酸塩またはホウ素注入ガラス材料
を配置したが、他の配置も可能で、例えば基板自身内に
ホウ素を形成することもできる。
上の層の中にホウ素珪酸塩またはホウ素注入ガラス材料
を配置したが、他の配置も可能で、例えば基板自身内に
ホウ素を形成することもできる。
【００３４】更にこの発明は、ここに説明した電子要素
の実施態様以外にも、アルファ粒子感応環境内でホウ素
を含む任意の応用にも拡大できる。例えば光学レンズ構
造の中には、ホウ素注入材料で被覆したアルファ粒子感
応性部分を持つものがある。このような場合は、ホウ素
１０を本質的に除去するとアルファ粒子感応性部分の寿
命が顕著に延びる。
の実施態様以外にも、アルファ粒子感応環境内でホウ素
を含む任意の応用にも拡大できる。例えば光学レンズ構
造の中には、ホウ素注入材料で被覆したアルファ粒子感
応性部分を持つものがある。このような場合は、ホウ素
１０を本質的に除去するとアルファ粒子感応性部分の寿
命が顕著に延びる。
【００３５】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 １． 電子装置であって、電荷感応性回路要素を含む第
１材料と、前記電荷感応性回路要素に近接し、実質的に
ホウ素１１であってホウ素１０を本質的に除去したホウ
素を含む第２材料とを備える電子装置。 ２． 前記電荷感応性回路要素は、電荷蓄積コンデンサ
に接続する単一の伝達トランジスタを備えるダイナミッ
ク記憶セルを含む、第１項記載の電子装置。 ３． 前記ダイナミック記憶セルは前記第１材料内に形
成するトレンチを含む、第２項記載の電子装置。 ４． 前記ホウ素を含む第２材料はホウ素珪酸塩ガラス
である、第１項記載の電子装置。 ５． 前記ホウ素を含む第２材料は前記電荷感応性回路
要素を覆う、第１項記載の電子装置。 ６． 前記第１材料は半導体材料である、第１項記載の
電子装置。 ７． 前記第１材料は基板の半導体材料であり、前記ホ
ウ素を含む第２材料は前記基板上に形成するホウ素珪酸
塩ガラスである、第１項記載の電子装置。
る。 １． 電子装置であって、電荷感応性回路要素を含む第
１材料と、前記電荷感応性回路要素に近接し、実質的に
ホウ素１１であってホウ素１０を本質的に除去したホウ
素を含む第２材料とを備える電子装置。 ２． 前記電荷感応性回路要素は、電荷蓄積コンデンサ
に接続する単一の伝達トランジスタを備えるダイナミッ
ク記憶セルを含む、第１項記載の電子装置。 ３． 前記ダイナミック記憶セルは前記第１材料内に形
成するトレンチを含む、第２項記載の電子装置。 ４． 前記ホウ素を含む第２材料はホウ素珪酸塩ガラス
である、第１項記載の電子装置。 ５． 前記ホウ素を含む第２材料は前記電荷感応性回路
要素を覆う、第１項記載の電子装置。 ６． 前記第１材料は半導体材料である、第１項記載の
電子装置。 ７． 前記第１材料は基板の半導体材料であり、前記ホ
ウ素を含む第２材料は前記基板上に形成するホウ素珪酸
塩ガラスである、第１項記載の電子装置。
【００３６】８． アルファ粒子感応性部分を備える第
１構造と、前記アルファ粒子感応性部分に近接する、本
質的にホウ素１０を除去したホウ素を含む第２材料とを
備える装置。 ９． 前記アルファ粒子感応性回路要素は、電荷蓄積コ
ンデンサに接続する単一の伝達トランジスタを備えるダ
イナミック記憶セルを含む、第８項記載の装置。 １０． 前記ダイナミック記憶セルは前記第１材料内に
形成するトレンチを含む、第９項記載の装置。 １１． 前記ホウ素を含む第２材料はホウ素珪酸塩ガラ
スである、第８項記載の装置。 １２． 前記ホウ素を含む第２材料は前記アルファ粒子
感応性回路要素を覆う、第８項記載の装置。 １３． 前記第１材料は半導体材料である、第８項記載
の装置。 １４． 前記第１材料は基板の半導体材料であり、前記
ホウ素を含む第２材料は前記基板上に形成するホウ素珪
酸塩ガラスである、第８項記載の装置。
１構造と、前記アルファ粒子感応性部分に近接する、本
質的にホウ素１０を除去したホウ素を含む第２材料とを
備える装置。 ９． 前記アルファ粒子感応性回路要素は、電荷蓄積コ
ンデンサに接続する単一の伝達トランジスタを備えるダ
イナミック記憶セルを含む、第８項記載の装置。 １０． 前記ダイナミック記憶セルは前記第１材料内に
形成するトレンチを含む、第９項記載の装置。 １１． 前記ホウ素を含む第２材料はホウ素珪酸塩ガラ
スである、第８項記載の装置。 １２． 前記ホウ素を含む第２材料は前記アルファ粒子
感応性回路要素を覆う、第８項記載の装置。 １３． 前記第１材料は半導体材料である、第８項記載
の装置。 １４． 前記第１材料は基板の半導体材料であり、前記
ホウ素を含む第２材料は前記基板上に形成するホウ素珪
酸塩ガラスである、第８項記載の装置。
【００３７】１５． 第１材料内にアルファ粒子感応性
部分を形成し、前記アルファ粒子感応性部分に近接し
て、本質的にホウ素１０を除去したホウ素を含む第２材
料を形成する、装置を製作する工程。 １６． 前記アルファ粒子感応性部分の形成は、コンデ
ンサに接続する単一のトランジスタを備えるダイナミッ
ク記憶セルの形成を含む、第１５項記載の工程。 １７． ダイナミック記憶セルの形成は、前記第１材料
内のトレンチの形成を含む、第１５項記載の工程。 １８． 前記ホウ素を含む第２材料の形成は、ホウ素珪
酸塩ガラスの形成を含む、第１５項記載の工程。 １９． 前記ホウ素を含む第２材料の形成は、前記アル
ファ粒子感応性部分を覆う前記ホウ素を含む第２材料の
形成を含む、第１５項記載の工程。 ２０． 半導体材料の前記第１材料の形成を含む、第１
５項記載の工程。 ２１． 基板の半導体材料の前記第１材料の形成と、ホ
ウ素珪酸塩ガラスの前記ホウ素を含む第２材料の形成と
を含む、第１５項記載の工程。
部分を形成し、前記アルファ粒子感応性部分に近接し
て、本質的にホウ素１０を除去したホウ素を含む第２材
料を形成する、装置を製作する工程。 １６． 前記アルファ粒子感応性部分の形成は、コンデ
ンサに接続する単一のトランジスタを備えるダイナミッ
ク記憶セルの形成を含む、第１５項記載の工程。 １７． ダイナミック記憶セルの形成は、前記第１材料
内のトレンチの形成を含む、第１５項記載の工程。 １８． 前記ホウ素を含む第２材料の形成は、ホウ素珪
酸塩ガラスの形成を含む、第１５項記載の工程。 １９． 前記ホウ素を含む第２材料の形成は、前記アル
ファ粒子感応性部分を覆う前記ホウ素を含む第２材料の
形成を含む、第１５項記載の工程。 ２０． 半導体材料の前記第１材料の形成を含む、第１
５項記載の工程。 ２１． 基板の半導体材料の前記第１材料の形成と、ホ
ウ素珪酸塩ガラスの前記ホウ素を含む第２材料の形成と
を含む、第１５項記載の工程。
【００３８】２２． 揮発性記憶セル２００などの電荷
感応性回路要素において、記憶セルの配列の上の基板２
０６の上に直接堆積するホウ素珪酸塩ガラス２３０、２
４０内のホウ素１０を本質的に除去し、ホウ素１１を用
いることによりソフト誤差が減少する。ホウ素１０は自
然に発生する宇宙線の中性子を捕捉すると分裂して１．
４７ＭｅＶのアルファ粒子を発生しやすい。ホウ素１０
は中性子捕捉断面が大きいので中性子を捕捉をしやす
い。ホウ素１１は分裂しない。
感応性回路要素において、記憶セルの配列の上の基板２
０６の上に直接堆積するホウ素珪酸塩ガラス２３０、２
４０内のホウ素１０を本質的に除去し、ホウ素１１を用
いることによりソフト誤差が減少する。ホウ素１０は自
然に発生する宇宙線の中性子を捕捉すると分裂して１．
４７ＭｅＶのアルファ粒子を発生しやすい。ホウ素１０
は中性子捕捉断面が大きいので中性子を捕捉をしやす
い。ホウ素１１は分裂しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本質的にホウ素１０を除去して、実質的にホウ
素１１でホウ素珪酸塩ガラス材料を作ることのできるＤ
ＲＡＭのブロック図。
素１１でホウ素珪酸塩ガラス材料を作ることのできるＤ
ＲＡＭのブロック図。
【図２】記憶セルに近接するホウ素珪酸塩ガラスの層を
示すＤＲＡＭ記憶セルの断面図。
示すＤＲＡＭ記憶セルの断面図。
【図３】この発見を確認するために用いた試験装置を示
す図。
す図。
【符号の説明】 ３０ ＤＲＡＭ装置 ５８ 行アドレスバッファ ６０ 列アドレスバッファ ６２ タイミングおよび制御ブロック ６３ 配線 ６６ データイン・レジスタ ６８ データアウト・レジスタ ７０ 配線 ７２ Ｉ／Ｏバッファ ７４ 配線 ７６ 列デコーダ ７８，８０ 配線 ８２ 行デコーダ ８４ 配線 ８６ 全配列 ８８ 部分配列 ９０ センス増幅器 ２００ 記憶セル ２０２ 伝達トランジスタ ２０４ ビット記憶コンデンサ ２０６ 基板 ２０７ ｐタンク材料 ２０８，２１０ ドレン／ソース領域 ２１２ チャンネル領域 ２１４ ＯＸ−２ゲート酸化物 ２１６ ポリ−２ゲート ２１７ 語線 ２１８ ビット線 ２２２ トレンチ ２２４ フィールドプレート ２２６ 誘電層 ２２８ 導電層 ２２９ 中間層酸化物絶縁層 ２３０ ビット線酸化物絶縁層 ２４０ 金属レベル酸化物層 ２４２ ＣＶＤ−Ｗ層 ２４４ ＭＩＬＯ−１層 ２４６ ＭＩＬＯ−２層 ２４８ ＣＶＤ−Ｗ部 ２５０ Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ部 ２５２ 被覆層 ３００ 中性子源 ３０２ 中性子ビーム ３０４ ビーム口 ３０６ サンプル ３０８ 検出器 ３１２ ビーム停止装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/29 23/31 27/10 ３７１ 7210−4Ｍ // Ｈ０１Ｌ 27/148 7210−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｂ
Claims (2)
- 【請求項１】電子装置であって、 電荷感応性回路要素を含む第１材料と、 前記電荷感応性回路要素に近接し、実質的にホウ素１１
であってホウ素１０を本質的に除去したホウ素を含む第
２材料とを備える電子装置。 - 【請求項２】第１材料内にアルファ粒子感応性部分を形
成し、 前記アルファ粒子感応性部分に近接して、本質的にホウ
素１０を除去したホウ素を含む第２材料を形成する、 装置を製作する工程。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US017543 | 1993-02-16 | ||
| US08/017,543 US5395783A (en) | 1993-02-16 | 1993-02-16 | Electronic device and process achieving a reduction in alpha particle emissions from boron-based compounds essentially free of boron-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0774269A true JPH0774269A (ja) | 1995-03-17 |
Family
ID=21783182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6056545A Pending JPH0774269A (ja) | 1993-02-16 | 1994-02-16 | ホウ素１０を除去してホウ素含有化合物からのアルファ粒子放出を減少させる電子装置および工程 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5395783A (ja) |
| EP (1) | EP0612106B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0774269A (ja) |
| KR (1) | KR100325966B1 (ja) |
| DE (1) | DE69410136T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020073241A (ko) * | 2001-03-13 | 2002-09-23 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
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