JPS6228584B2 - - Google Patents
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- JPS6228584B2 JPS6228584B2 JP54035480A JP3548079A JPS6228584B2 JP S6228584 B2 JPS6228584 B2 JP S6228584B2 JP 54035480 A JP54035480 A JP 54035480A JP 3548079 A JP3548079 A JP 3548079A JP S6228584 B2 JPS6228584 B2 JP S6228584B2
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
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- H—ELECTRICITY
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- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は信頼性の極めてすぐれた半導体記憶装
置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor memory device with extremely high reliability.
一般に、トランジスタ等が形成された半導体基
体は通常セラミツクパツケージ(セラミツクパツ
ケージをガラスで封止する方法をも含む)、金属
キヤツプを用いたセラミツクパツケージ、若しく
はプラスチツクパツケージ等の封止体により封止
される。これらのパツケージのうちとくにセラミ
ツクパツケージにおけるセラミツク材料には数
ppm程度のウラニウムやトリウム等が含まれて
いる。 Generally, a semiconductor substrate on which a transistor or the like is formed is usually sealed with a sealing body such as a ceramic package (including a method of sealing a ceramic package with glass), a ceramic package using a metal cap, or a plastic package. . Among these packages, there are a number of ceramic materials used in ceramic packages.
Contains uranium, thorium, etc. at ppm level.
一方、プラスチツクパツケージ材料にはフイラ
ーと呼ばれるアルミナ等微粒分が使用されてお
り、このフイラー内にも上記不純物が含有されて
いる。 On the other hand, plastic packaging materials use fine particles such as alumina called filler, and the filler also contains the above-mentioned impurities.
これらの不純物は、例えば16th proceedings
of reliability physics(1978)、p33に述べられて
いるように、α線を放出し、半導体ペレツト内に
構成したダイナミツクメモリー回路の誤動作(ソ
フトエラーと呼ぶ)の要因となることが知られて
いる。 These impurities, for example, 16th proceedings
of reliability physics (1978), p. 33, it is known to emit alpha rays and cause malfunctions (called soft errors) in dynamic memory circuits constructed within semiconductor pellets. .
ところで、このα線によるソフトエラーは以下
に述べる種々のメモリー回路においても生じるこ
とがわかつた。 By the way, it has been found that soft errors caused by α rays also occur in various memory circuits described below.
まず、第1図で示されたようなスタテイツク型
のMOSメモリーセル回路の場合である。このセ
ル回路は、第2図の平面図で示すように半導体基
体1内に形成された拡散領域(点線)およびその
半導体基体1表面上に形成された配線層により構
成される。なお、第2図は、半導体基体1内に形
成された拡散領域(点線)と、その表面上に形成
された多結晶シリコン層から成る電源線VLおよ
びワード線WLの配線層のみを示している。図面
を複雑にするため省略された第1図におけるビツ
ト線b,および接地線Gは、アルミニウム層か
ら成り、上記電源線VLおよびワード線WLを横切
るように絶縁層を介して半導体基体1表面上に形
成される。 First, there is a case of a static type MOS memory cell circuit as shown in FIG. This cell circuit is constituted by a diffusion region (dotted line) formed in the semiconductor substrate 1 and a wiring layer formed on the surface of the semiconductor substrate 1, as shown in the plan view of FIG. Note that FIG. 2 only shows the wiring layer of the power supply line VL and word line WL, which are made of a diffusion region (dotted line) formed in the semiconductor substrate 1 and a polycrystalline silicon layer formed on the surface thereof. . The bit line b and the ground line G in FIG. 1, which are omitted to complicate the drawing, are made of an aluminum layer and are connected to the surface of the semiconductor substrate 1 through an insulating layer so as to cross the power supply line VL and word line WL. is formed.
そこで、第1図に示すような1つのセル回路を
構成する第2図の半導体記憶装置において、
MOSトランジスタQ1がオフし、一方MOSトラン
ジスタQ2がオンし、“1”の情報を保持している
とする。このような状態においてパツケージから
放出したα線がトランジスタQ1のドレイン拡散
領域D1(第1図の接続点A)にあたつた場合、
このドレイン拡散領域D1直下の半導体基体内に
ホールとエレクトロンとのペアが発生する。一
方、この半導体記憶装置において、電源線VLに
は正の電源電圧VDDが与えられ、しかもMOSト
ランジスタQ1がオフのため、ドレイン拡散領域
Dには、ほぼ電源電圧VDDの電位レベルが与えら
れる。したがつて、負のエレクトロンがこのドレ
イン拡散領域D1内に誘起される。このため、こ
のドレイン拡散領域D1に接続されたMOSトラン
ジスタQ2のゲート(第1図の接続点A)の電位
が低下し、MOSトランジスタQ1のゲート(第1
図の接続点B)の電位より低くなつてしまう。 Therefore, in the semiconductor memory device shown in FIG. 2 that constitutes one cell circuit as shown in FIG.
Assume that MOS transistor Q 1 is turned off, while MOS transistor Q 2 is turned on and holds information of "1". If the α rays emitted from the package in such a state hit the drain diffusion region D 1 of the transistor Q 1 (connection point A in Figure 1),
A pair of holes and electrons is generated within the semiconductor substrate directly under this drain diffusion region D1 . On the other hand, in this semiconductor memory device, a positive power supply voltage VDD is applied to the power supply line VL, and since the MOS transistor Q1 is off, the drain diffusion region D is applied with a potential level approximately equal to the power supply voltage VDD . It will be done. Therefore, negative electrons are induced into this drain diffusion region D1 . Therefore, the potential of the gate of MOS transistor Q 2 (connection point A in FIG. 1) connected to this drain diffusion region D 1 decreases, and the potential of the gate of MOS transistor Q 1 (connection point A in FIG.
The potential will be lower than the potential at connection point B) in the figure.
この結果、MOSトランジスタQ1がオンし、
MOSトランジスタQ2がオフし、“1”の情報から
“0”の情報に反転してしまう。 As a result, MOS transistor Q1 turns on,
The MOS transistor Q2 is turned off, and the information of "1" is inverted to the information of "0".
同様に、この半導体記憶装置において“0”の
情報を保持していた場合にもα線があたることに
よつて“1”の情報に反転してしまう。すなわ
ち、MOSトランジスタQ1がオンで、一方MOSト
ランジスタQ2がオフの状態で、パツケージから
放出したα線がトランジスタQ2のドレイン拡散
領域D2(第1図の接続点B)にあつたとき、前
記と同様な理由により、今度はドレイン拡散領域
D2に接続されたMOSトランジスタQ1のゲート
(第1図の接続点B)の電位が低下し、MOSトラ
ンジスタQ2のゲート(第1図の接続点A)の電
位より低くなつてしまう。 Similarly, even if this semiconductor memory device holds "0" information, it will be inverted to "1" information by being hit by α rays. In other words, when MOS transistor Q 1 is on and MOS transistor Q 2 is off, when α rays emitted from the package hit the drain diffusion region D 2 of transistor Q 2 (connection point B in Figure 1). , for the same reason as above, this time the drain diffusion region
The potential at the gate of the MOS transistor Q 1 (connection point B in FIG. 1) connected to D 2 decreases and becomes lower than the potential at the gate of the MOS transistor Q 2 (connection point A in FIG. 1).
この結果、MOSトランジスタQ1がオフし、
MOSトランジスタQ2がオンし、“0”の情報から
“1”の情報に反転してしまう。 As a result, MOS transistor Q1 turns off,
The MOS transistor Q2 turns on, and the information of "0" is inverted to the information of "1".
次に、ダイナミツク型の16KビツトNMOSメモ
リー回路の場合である。 Next is the case of a dynamic 16K-bit NMOS memory circuit.
第3図はその回路の一部を示す。図において、
ダミーセルDMC1は、メモリーセルMC3,MC5の
電圧レベルをセンスアンプAMP1で比較するため
に用いられ、一方ダミーセルDMC3はメモリーセ
ルMC1の電圧レベルをセンスアンプAMP1で比較
するために用いられる。同様に、ダミーセル
DMC2はメモリーセルMC4,MC6の電圧レベルを
センスアンプAMP2で比較するために用いられ、
一方ダミーセルDMC4はMC2の電圧レベルをセン
スアンプAMP2で比較するために用いられる。な
お、AD1,AD2はアドレス回路を示す。 FIG. 3 shows part of the circuit. In the figure,
Dummy cell DMC 1 is used to compare the voltage levels of memory cells MC 3 and MC 5 with sense amplifier AMP 1 , while dummy cell DMC 3 is used to compare the voltage levels of memory cell MC 1 with sense amplifier AMP 1 . used. Similarly, dummy cell
DMC 2 is used to compare the voltage levels of memory cells MC 4 and MC 6 with sense amplifier AMP 2 .
On the other hand, dummy cell DMC 4 is used to compare the voltage level of MC 2 with sense amplifier AMP 2 . Note that AD 1 and AD 2 indicate address circuits.
このようなメモリー回路を構成する半導体記憶
装置において、メモリーセルあるいはダミーセル
部分にパツケージから放出したα線があたつて誤
動作が生じることはもちろんのこと、第3図に示
すセンスアンプAMP1,AMP2のとこにおいても
発生する。特にこのセンスアンプAMP1,AMP2
のところで生じるソフトエラーは、メモリーセル
およびダミーセル部分で生じるソフトエラーにく
らべて極めて高いことが観測された。この理由と
しては、1つのセンスアンプの面積は1つのセル
に比べてかなり大きく、しかもデータ線DL1,
DL2が拡散層で、α線の当る確率が高いためと考
えられる。 In a semiconductor memory device constituting such a memory circuit, it goes without saying that alpha rays emitted from the package may hit the memory cells or dummy cells, causing malfunctions . It also occurs where. Especially this sense amplifier AMP 1 , AMP 2
It was observed that the soft errors occurring in the memory cell and dummy cell portions were extremely high compared to the soft errors occurring in the memory cell and dummy cell portions. The reason for this is that the area of one sense amplifier is considerably larger than that of one cell, and the data lines DL 1 ,
This is thought to be because DL 2 is a diffusion layer and has a high probability of being hit by alpha rays.
次に、このメモリー回路のセンスアンプのとこ
ろにパツケージから放出されたα線があたつた場
合に生じるソフトエラーを第4図の電圧変動特性
図を用いて説明する。 Next, a soft error that occurs when the sense amplifier of this memory circuit is hit by alpha rays emitted from the package will be explained using the voltage fluctuation characteristic diagram shown in FIG.
第3図におけるメモリーセルMC3内の情報
“0”を読み出すとする。 Suppose that information "0" in the memory cell MC3 in FIG. 3 is read out.
まず、クロツクパルスφ1の信号によつて
MOSトランジスタQ5,Q6をオンさせる。これに
よつてデータ線DL1,DL2は、VDDレベルすなわ
ち“1”レベルにプリチヤージされる。第4図に
おけるt1がプリチヤージ開始時である。プリチヤ
ージ完了後、情報の読み出しを行う。読み出し開
始時(t2)には、ダミーセルのワード線WD1とメ
モリーセルのワード線W2が選択され、ダミーセ
ルDMC1のMOSトランジスタQ7およびメモリー
セルMC3のMOSトランジスタQ8がオンする。こ
の時、データ線DL1,DL2の電圧レベルは第4図
に示されるように下降する。ダミーセルDMC1の
キヤパシタC1の容量値はセルMC3のキヤパシタ
C2の容量値よりおよそ1/2の値を示している。し
たがつて、t2直後では、データ線DL1の電圧レベ
ルは実線で示されたように下降する。一方、デー
タ線DL2の電圧レベルは一点鎖線で示されたよう
に下降する。データ線DL1およびDL2の電圧レベ
ル差を増幅するためにMOSトランジスタQ9がク
ロツクパルスφ3の信号によつてオンとなる時、
すなわち増幅開始時t3を経過するまでにパツケー
ジから放出したα線がデータ線DL1にあたらなけ
れば、増幅開始時t3後のデータ線DL1およびDL2
の電圧レベルは第4図の点線DL1′,DL2′に示す
ような状態になる。そして、時間t4のところで増
幅が完了する。 First, by the signal of clock pulse φ1 ,
Turn on MOS transistors Q 5 and Q 6 . As a result, the data lines DL 1 and DL 2 are precharged to the V DD level, that is, the "1" level. t 1 in FIG. 4 is the precharge start time. After precharging is completed, information is read. At the start of reading (t 2 ), the word line WD 1 of the dummy cell and the word line W 2 of the memory cell are selected, and the MOS transistor Q 7 of the dummy cell DMC 1 and the MOS transistor Q 8 of the memory cell MC 3 are turned on. At this time, the voltage levels of the data lines DL 1 and DL 2 fall as shown in FIG. The capacitance value of capacitor C 1 of dummy cell DMC 1 is the capacitance value of capacitor C 1 of cell MC 3 .
The capacitance value is approximately 1/2 that of C 2 . Therefore, immediately after t2 , the voltage level of data line DL1 falls as shown by the solid line. On the other hand, the voltage level of the data line DL2 decreases as shown by the dashed line. When MOS transistor Q9 is turned on by the clock pulse φ3 to amplify the voltage level difference between data lines DL1 and DL2 ,
In other words, if the α rays emitted from the package do not hit the data line DL 1 before the amplification start time t 3 , the data lines DL 1 and DL 2 after the amplification start time t 3 elapse.
The voltage level becomes as shown by dotted lines DL 1 ′ and DL 2 ′ in FIG. Then, amplification is completed at time t4 .
ところが、第4図に示すtxの時点でα線がデ
ータ線DL1にあたると、前述したスタテイツク型
のMOSメモリーセル回路を構成する半導体記憶
装置の場合と同様な理由により、データ線DL1の
電圧レベルが低下する。そして、tyの時点では
データ線DL1およびDL2の電圧レベルが逆転す
る。 However, when the α rays hit the data line DL 1 at time t x shown in FIG . Voltage level drops. Then, at time t y , the voltage levels of data lines DL 1 and DL 2 are reversed.
このため、増幅開始(t3)後のデータ線DL1およ
びDL2の電圧レベルは、第4図におけるDL1およ
びDL2のようになる。そして、増幅完了時t4に
は、データ線DL1およびDL2の電圧レベルが完全
に反転してしまう。 Therefore, the voltage levels of data lines DL 1 and DL 2 after the start of amplification (t 3 ) are as shown in DL 1 and DL 2 in FIG. 4. Then, at the time t4 when amplification is completed, the voltage levels of data lines DL1 and DL2 are completely inverted.
したがつて、本来ならば、データ線DL1の電位
はほぼVDDレベルで、MOSトランジスタQ10をオ
ンとし、データ線DL2の電位は接地レベルでMOS
トランジスタQ11をオフとするものであるが、α
線の影響によつてデータ線DL1の電位は接地レベ
ル、データ線DL2の電位はVDDレベルとなるため
MOSトランジスタQ10がオフとなり、MOSトラ
ンジスタQ11がオンとなる。 Therefore, originally, the potential of the data line DL1 is approximately at the VDD level, turning on the MOS transistor Q10 , and the potential of the data line DL2 is at the ground level, turning on the MOS transistor Q10.
This turns off transistor Q11 , but α
Due to the influence of the line, the potential of data line DL 1 becomes ground level and the potential of data line DL 2 becomes V DD level.
MOS transistor Q10 is turned off and MOS transistor Q11 is turned on.
この結果、メモリーセルMC3内の情報があたか
も“1”であつたように読み出されてしまう。 As a result, the information in the memory cell MC3 is read out as if it were "1".
このような問題は、メモリーセルMC3内の情報
“1”を読み出す場合においても生じた。この場
合においてはα線がデータ線DL2にあつたとき情
報反転が生じた。 Such a problem also occurred when reading out information "1" in the memory cell MC3 . In this case, information inversion occurred when the α rays hit the data line DL 2 .
上述したセンスアンプは、第5図に示されるよ
うに半導体基体1内および基体上に構成される。
図において、多結晶シリコンから成るゲート電極
G11、ソース拡散領域S11およびドレイン拡散領域
D11によつてMOSトランジスタQ11を構成してい
る。そして、多結晶シリコンから成るゲート電極
G12、ソース拡散領域S12およびドレイン拡散領域
D12によつてMOSトランジスタQ12を構成してい
る。ゲート電極G11は接続点J1のところでドレイ
ン拡散領域D12に接続されている。一方、ゲート
電極G12は接続点J2のところでドレイン拡散領域
D11に接続されている。そして、MOSトランジス
タQ9のドレイン拡散領域(図示せず)に接続さ
れている、2層目のアルミニウム配線層2は、接
続点J3およびJ4のところでソース拡散領域S11お
よびS12に接続されている。なお、ドレイン拡散
領域D11およびD12はそれぞれデータ線DL1および
DL2として用いるために横方向に延びている。 The above-mentioned sense amplifier is constructed in and on the semiconductor substrate 1 as shown in FIG.
In the figure, a gate electrode made of polycrystalline silicon
G 11 , source diffusion region S 11 and drain diffusion region
D11 constitutes a MOS transistor Q11 . and a gate electrode made of polycrystalline silicon.
G 12 , source diffusion region S 12 and drain diffusion region
D12 constitutes a MOS transistor Q12 . Gate electrode G 11 is connected to drain diffusion region D 12 at connection point J 1 . On the other hand, the gate electrode G12 has a drain diffusion region at the connection point J2 .
Connected to D 11 . The second aluminum wiring layer 2 connected to the drain diffusion region (not shown) of the MOS transistor Q 9 is connected to the source diffusion regions S 11 and S 12 at connection points J 3 and J 4 . has been done. Note that drain diffusion regions D11 and D12 are connected to data lines DL1 and D12 , respectively.
Extends laterally for use as DL 2 .
さらに、スタテイツク型のバイポーラメモリー
セル回路の場合である。 Furthermore, this applies to static type bipolar memory cell circuits.
バイポーラメモリーセル回路は、第6図に示す
ように、抵抗R1,R2、ダイオードD1,D2マルチ
エミツタトランジスタQ12,Q15とから成る。ダ
イオードD1,D2、抵抗R1,R2の共通接続線はワ
ード線W+に接続され、トランジスタQ12,Q13の
それぞれの一方のエミツタはそれぞれビツト線
B0,B1に接続され、他方のエミツタは情報保持
用定電流源ISTに接続されている。 The bipolar memory cell circuit, as shown in FIG. 6, consists of resistors R 1 , R 2 , diodes D 1 , D 2 and multi-emitter transistors Q 12 , Q 15 . The common connection line of the diodes D 1 and D 2 and the resistors R 1 and R 2 is connected to the word line W + , and one emitter of each of the transistors Q 12 and Q 13 is connected to the bit line.
B 0 and B 1 , and the other emitter is connected to an information holding constant current source I ST .
上記のバイポーラメモリーセル回路は公知であ
り、情報の保持は双安定回路、つまり、フリツプ
フロツプ回路の安定状態により行なわれる。すな
わち、トランジスタQ12,Q13のベース間電位差
が生ずれば、コレクタ―ベース交差結合による正
帰還がかかり、トランジスタQ12,Q13のうち、
ベース電位が高い方のトランジスタがオンし、他
方のトランジスタはオフして一つの安定状態とな
る。 The above-mentioned bipolar memory cell circuit is known, and the retention of information is performed by the stable state of a bistable circuit, that is, a flip-flop circuit. In other words, if a potential difference occurs between the bases of transistors Q 12 and Q 13 , positive feedback occurs due to collector-base cross-coupling, and among transistors Q 12 and Q 13 ,
The transistor with the higher base potential is turned on, and the other transistor is turned off, resulting in a stable state.
この情報保持能力は、直流的には、安定状態で
のトランジスタQ12,Q13のベース間電位差でき
まる。また交流的にはフリツプフロツプ回路の反
転のし易さという点からはトランジスタの電流増
幅率、高周波利得帯域幅、ベース抵抗、寄生容量
等の高周波特性やトランジスタのコレクタに負荷
として接続されている抵抗R1,R2やダイオード
D1,D2の高周波特性によりきまる。 In DC terms, this information retention ability is determined by the potential difference between the bases of transistors Q 12 and Q 13 in a stable state. In terms of AC, the ease of reversing a flip-flop circuit depends on the transistor's current amplification factor, high frequency gain bandwidth, base resistance, parasitic capacitance, etc., and the resistance R connected to the collector of the transistor as a load. 1 , R2 or diode
Determined by the high frequency characteristics of D 1 and D 2 .
情報保持能力を高めるためにはこれらによる高
周波特性を悪くすればよい。しかし、バイポーラ
メモリーが高速化されるためには、これらの特性
を良くする必要があり、超高速バイポーラメモリ
ーにおいては、高速化に伴ない必然的に情報保持
能力が低下する。 In order to improve the information retention ability, it is sufficient to deteriorate the high frequency characteristics caused by these. However, in order to increase the speed of bipolar memory, it is necessary to improve these characteristics, and in ultra-high-speed bipolar memory, the information retention ability inevitably decreases as the speed increases.
このようなバイポーラメモリーにおいて、情報
反転は以下の様に説明される。 In such a bipolar memory, information inversion can be explained as follows.
バイポーラメモリー回路を構成する半導体基体
において、その基体を封止するパツケージから放
出したα線が基体内に入射するとその入射路程中
にα線のエネルギー損失によりホールとエレクト
ロンとのペアを生成する。このホール・エレクト
ロンペアは、トランジスタのコレクタ・ベース領
域間空乏層およびコレクタ領域・基体間空乏層を
通して収集され、ノイズ電流を発生する。第6図
において、トランジスタQ12がオンし、トランジ
スタQ13がオフとなつている時、正常動作では第
7図実線で示す様に、トランジスタQ13のコレク
タ電位VC1はトランジスタQ12のコレクタ電位VC
0よりも高い電位関係にある。ところが、α線が
基体内に入射することにより生成されたホール・
エレクトロンペアのうちコレクタ・ベース領域間
空乏層により収集されたものは、ノイズ電流Io
を発生する。このノイズ電流Ioはトランジスタ
Q13のコレクタ・ベース領域間寄生容量CTC2を通
して流れ、トランジスタQ13のコレクタ電位VC1
をひきさげる。このため、第7図の点線および一
点鎖線で示すようにフリツプフロツプメモリセル
は反転動作し始め、一方の安定状態へ移行する。
そして、完全に情報反転が起きる。 In a semiconductor substrate that constitutes a bipolar memory circuit, when alpha rays emitted from a package that seals the substrate enter the substrate, pairs of holes and electrons are generated due to the energy loss of the alpha rays during the incident path. These hole-electron pairs are collected through the collector-base region depletion layer and collector region-substrate depletion layer of the transistor, and generate a noise current. In FIG. 6, when transistor Q 12 is on and transistor Q 13 is off, in normal operation, the collector potential V C1 of transistor Q 13 is equal to the collector potential of transistor Q 12 , as shown by the solid line in FIG. V C
It has a potential relationship higher than 0 . However, holes generated when α rays enter the substrate
Among the electron pairs, those collected by the depletion layer between the collector and base regions are the noise current I o
occurs. This noise current I o is a transistor
Flows through the parasitic capacitance C TC2 between the collector and base regions of Q 13 , and the collector potential V C1 of the transistor Q 13
to bring down. As a result, the flip-flop memory cell begins to perform an inversion operation, as shown by the dotted line and the dashed-dotted line in FIG. 7, and shifts to one stable state.
Then, a complete information reversal occurs.
このように、電荷を用いで情報を保持するよう
なメモリー回路はα線によつて誤動作してしま
う。 In this way, memory circuits that use charges to retain information malfunction due to alpha rays.
したがつて、本発明は前述したα線によるメモ
リー回路の誤動作発生を解消することを目的とす
るものであり、特にスタテイツク型メモリー回路
の誤動作発生防止を目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to eliminate the occurrence of malfunctions in memory circuits due to the above-mentioned alpha rays, and in particular, to prevent malfunctions in static type memory circuits.
上記目的を達成するため、本発明の基本的技術
思想はパツケージが放出したα線が半導体基体内
に浸入するのを阻止しようとするものであり、特
徴とするところは半導体基体内に形成されたメモ
リー回路の一部を構成する領域上に樹脂を被覆し
たことにある。 In order to achieve the above object, the basic technical idea of the present invention is to prevent alpha rays emitted by the package from penetrating into the semiconductor substrate. The reason is that resin is coated on the area that forms part of the memory circuit.
本発明の半導体記憶装置はパツケージ材に含有
する不純物から飛来するα粒子をポリイミド系樹
脂例えばポリイミド樹脂もしくはポリイミド・イ
ソインドロ・キナゾリンジオン樹脂(以下PII樹
脂と記す)により減衰、吸収させるものである。
したがつて、減衰材、吸収材となる樹脂被覆膜
は、α粒子を透過させない程度に厚い膜であるこ
とが要求される。素子特性の変動をきたさない程
度とするためには、この厚さは少なくとも10μm
以上であることが好ましく30μm以上であればさ
らに好ましい。α線の透過を防止する能力は、前
記樹脂被覆膜に限らず、絶縁膜が一般に有する能
力である。しかしながら、従来から半導体装置に
用いられている二酸化シリコン、リンガラス、窒
化シリコン、酸化アルミニウム等の絶縁膜を、半
導体基板上に10μm以上堆積させることは極めて
困難である。すなわち、気相成長法によるこれら
の絶縁膜では膜の応力が極めて大きく、数μm以
上堆積させると、クラツクを生ずる。またスパツ
タリング法では、クラツクの発生率を比較的小さ
いまま堆積させることが可能であるが、堆積速度
が数百Å/分と極めて小さく、10μm以上堆積さ
せることは現実的に不可能である。これに対し
て、ポリイミド樹脂やPII樹脂では、膜の応力が
約4Kgf/mm2と極めて小さく、また破断歪も約30
%と前記無機絶縁膜に比して約1桁大きいため、
数十μmの厚膜をクラツクを全く発生させずに形
成することができる。一方、高分子樹脂の中に
は、上記のポリイミド樹脂やPII樹脂膜と同様の
膜形成特性を具備するものがある。一般にセラミ
ツクパツケージの封止工程は450℃前後の高温中
で行われるため、この温度に耐え得る耐熱性が要
求される。この特性を満足するものは上記樹脂が
あげられる。 The semiconductor memory device of the present invention uses a polyimide resin such as polyimide resin or polyimide isoindolo quinazolinedione resin (hereinafter referred to as PII resin) to attenuate and absorb α particles flying from impurities contained in the package material.
Therefore, the resin coating film serving as the damping material and absorbing material is required to be thick enough to prevent α particles from passing through. This thickness should be at least 10 μm in order to prevent variations in device characteristics.
It is preferably 30 μm or more, and more preferably 30 μm or more. The ability to prevent the transmission of alpha rays is not limited to the resin coating film, but is an ability generally possessed by insulating films. However, it is extremely difficult to deposit insulating films such as silicon dioxide, phosphorous glass, silicon nitride, and aluminum oxide, which have been conventionally used in semiconductor devices, on a semiconductor substrate to a thickness of 10 μm or more. That is, these insulating films formed by vapor phase growth have extremely high film stress, and if the film is deposited to a thickness of several micrometers or more, cracks will occur. Furthermore, with the sputtering method, it is possible to deposit with a relatively low incidence of cracks, but the deposition rate is extremely low at several hundred Å/min, and it is practically impossible to deposit more than 10 μm. On the other hand, with polyimide resin and PII resin, the film stress is extremely small at approximately 4 kgf/mm 2 , and the breaking strain is approximately 30 kgf/mm2.
%, which is about an order of magnitude larger than the inorganic insulating film.
A thick film of several tens of μm can be formed without generating any cracks. On the other hand, some polymer resins have film-forming properties similar to those of the above-mentioned polyimide resin and PII resin films. Generally, the sealing process for ceramic packages is performed at a high temperature of around 450°C, so heat resistance that can withstand this temperature is required. Examples of resins that satisfy this property include the above resins.
すなわち第8図にその例を示すように、各種高
分子樹脂について熱重量減少分析を行うと、シリ
コーン樹脂13、エポキシ樹脂14等では200〜
250℃から重量減少が始まるが、ポリイミド樹脂
12では500℃から減少が開始する。PII樹脂11
ではさらに耐熱性が優れ、600℃における重量残
存率も約70%で最も優れている。このようにポリ
イミド樹脂若しくはPII樹脂は、前述の高温工程
に対する耐熱性を有している。 In other words, as shown in Fig. 8, when thermogravimetric loss analysis was performed on various polymer resins, silicone resin 13, epoxy resin 14, etc.
Weight loss begins at 250°C, but polyimide resin 12 starts to lose weight at 500°C. PII resin 11
It also has excellent heat resistance, with a weight retention rate of approximately 70% at 600°C. Thus, polyimide resin or PII resin has heat resistance to the above-mentioned high temperature process.
また、PII樹脂あるいはポリイミド樹脂におい
ては、α線の発生源となるウラニウム、トリウム
等の不純物含有量が0.1〜数ppb程度と極めて少
ない(これらの不純物分析は放射化分析法によつ
た)。したがつて、PII樹脂もしくはポリイミド樹
脂はセラミツクパツケージ材料から放射されるα
線を阻止すると同時に、該樹脂自身非常に高純度
のものがえられやすく従つて又発生させるα線も
極めて微量になる。一方、一般に有機高分子材料
は無機材料に比べて前記不純物含有量は少ないと
言える。しかし、有機高分子材料の一例として、
ポリエチレン樹脂の場合ではウラニウム含有量は
40〜50ppbと比較的多く、有機高分子材料が必ず
しも適しているとは限らない。PII樹脂、ポリイ
ミド樹脂は、いずれもウラニウム、トリウム等の
不純物含有量の点からもすぐれた材料と言える。
しかし、前述のように、耐熱性の点からは、PII
樹脂の方がさらに好ましい。 In addition, in PII resin or polyimide resin, the content of impurities such as uranium and thorium, which are sources of alpha rays, is extremely low at about 0.1 to several ppb (analysis of these impurities was based on activation analysis). Therefore, PII resin or polyimide resin is
At the same time, the resin itself can be easily obtained with extremely high purity, and therefore the amount of alpha rays it generates is extremely small. On the other hand, it can be said that organic polymer materials generally have a lower content of impurities than inorganic materials. However, as an example of organic polymer materials,
In the case of polyethylene resin, the uranium content is
It is relatively high at 40 to 50 ppb, and organic polymer materials are not necessarily suitable. Both PII resin and polyimide resin can be said to be excellent materials in terms of the content of impurities such as uranium and thorium.
However, as mentioned above, from the point of view of heat resistance, PII
Resin is even more preferred.
また、こゝでポリイミド樹脂とは芳香族ジアミ
ンと芳香族テトラカルボン酸二無水物とを反応し
て得られる重合物を言い、PII樹脂とは芳香族ジ
アミンと芳香族テトラカルボン酸と芳香族ジアミ
ノカルボンアミドとを反応して得られる重合物を
言い、いずれも周知のものであり、PII樹脂につ
いては例えば特公昭48−2956号特許公報にその製
造方法を含めて詳しく記載されている。 In addition, polyimide resin here refers to a polymer obtained by reacting aromatic diamine and aromatic tetracarboxylic dianhydride, and PII resin refers to a polymer obtained by reacting aromatic diamine, aromatic tetracarboxylic acid, and aromatic diamino dianhydride. It refers to a polymer obtained by reacting with carbonamide, and all of them are well known. PII resin is described in detail, for example, in Japanese Patent Publication No. 48-2956, including its manufacturing method.
α線の影響を受けるのは半導体基体内に形成さ
れたメモリー回路の一部を構成する領域であるか
ら、α線の侵入を阻止するために設ける樹脂の被
覆膜は少なくともその領域上に存在しなければな
らない。 Since the area forming part of the memory circuit formed within the semiconductor substrate is affected by alpha rays, the resin coating film provided to prevent alpha rays from entering is present at least on that area. Must.
なお、上記半導体基板は絶縁層、電極、配線層
等がある場合は、これらをも含むものとする。本
発明の半導体装置は主としてモノリシツク集積回
路により構成されるものである。 Note that, if the semiconductor substrate has an insulating layer, an electrode, a wiring layer, etc., these are also included. The semiconductor device of the present invention is mainly constructed from a monolithic integrated circuit.
セラミツク封止は半導体技術分野で周知の技術
であり、従来用いられているセラミツク封止は、
すべて用いることができる。これらのセラミツク
パツケージとしては、例えばコーフアイアードデ
イツプ、サーデイツプと呼ばれるものがある。こ
れらのセラミツクは通常アルミナ質セラミツクを
主成分としており、さらにサーデイツプ型に対す
るセラミツク間の接着には鉛ガラスを主成分とす
るガラスが用いられる。 Ceramic encapsulation is a well-known technology in the semiconductor technology field.
All can be used. These ceramic packages include, for example, those called corfired dips and ceramic dips. These ceramics usually have alumina ceramics as their main component, and glass, whose main component is lead glass, is used for adhesion between ceramics in the ceramic type.
ポリイミド樹脂やPII樹脂には若干(数ppm程
度)のNa等のアルカリ不純物を含有する場合が
ある。この場合には、半導体基体上にポリイミド
樹脂等の樹脂膜を形成し高温の熱処理を加える
と、半導体基体を形成している半導体薄板の表面
に設けた絶縁膜にピンホール等が存在するため、
この部分から上記アルカリ不純物が侵入し、素子
特性を変動させることがある。これを防止するに
は、アルカリイオンの阻止能力の高いリンガラス
膜もしくは窒化シリコン膜を半導体基体上に形成
し、ポリイミド樹脂との間にこれを介在させるこ
とが有効である。 Polyimide resins and PII resins may contain a small amount (about several ppm) of alkaline impurities such as Na. In this case, if a resin film such as polyimide resin is formed on the semiconductor substrate and subjected to high-temperature heat treatment, pinholes etc. will be present in the insulating film provided on the surface of the semiconductor thin plate forming the semiconductor substrate.
The alkali impurities may enter from this portion and change the device characteristics. In order to prevent this, it is effective to form a phosphorous glass film or a silicon nitride film having a high ability to block alkali ions on the semiconductor substrate and to interpose it between the film and the polyimide resin.
上記本発明の半導体記憶装置は、(1)半導体基体
上にポリイミド樹脂もしくはPII樹脂を10μm以
上被覆する工程、(2)該樹脂で被覆された半導体基
体をセラミツク材のような封止体により封止する
工程、を含む製造方法により容易に製造すること
ができる。 The semiconductor memory device of the present invention described above includes (1) a step of coating a semiconductor substrate with polyimide resin or PII resin to a thickness of 10 μm or more, and (2) sealing the semiconductor substrate coated with the resin with a sealing body such as a ceramic material. It can be easily manufactured by a manufacturing method including a step of stopping.
以下、本発明の効果を実施例にしたがつてさら
に詳しく説明する。 Hereinafter, the effects of the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.
実施例 1
第9図に従つて説明する。前述したようなメモ
リー回路を構成するP型シリコン半導体基体21
上に膜厚が4〜37μmのPII樹脂23を形成し
た。Example 1 This will be explained with reference to FIG. P-type silicon semiconductor substrate 21 constituting a memory circuit as described above
A PII resin 23 having a film thickness of 4 to 37 μm was formed on top.
PII樹脂はスピオン法によりウエーハ上に塗布
し、200℃1時間の熱処理を加えて半硬化させ、
ヒドラジン水溶液によるホトエツチングでボンデ
イングパツド部22を開口した。その後、350℃
1時間、450℃10分の熱処理を加えて完全硬化さ
せた。熱処理は窒素若しくは不活性ガス中で行う
のが好ましい。PII樹脂としてはPIQ(日立化成
株式会社の登録商標)を用いた。以下の各実施例
におてもPIQをPII樹脂として用いている。さら
にこの基体を第10図に示すようにセラミツクパ
ツケージ(サーデイツプ)に封止した。 The PII resin is applied onto the wafer using the spion method, heat-treated at 200℃ for 1 hour to semi-cure it, and
The bonding pad portion 22 was opened by photoetching with an aqueous hydrazine solution. Then 350℃
It was heat treated at 450°C for 10 minutes for 1 hour to completely cure it. The heat treatment is preferably carried out in nitrogen or an inert gas. PIQ (registered trademark of Hitachi Chemical Co., Ltd.) was used as the PII resin. PIQ is also used as the PII resin in each of the following examples. Further, this substrate was sealed in a ceramic package (ceramic package) as shown in FIG.
なお、第9図において、20はメモリー回路の
一部を構成するN型拡散領域、21′は絶縁膜、
例えばSiO2膜21″は配線導体層、24は外部接
続リードと接続するボンデイングワイヤである。
また第10図において25は外部接続リードを示
し、26はセラミツク27を機密接着する溶融ガ
ラスである。 In addition, in FIG. 9, 20 is an N-type diffusion region constituting a part of the memory circuit, 21' is an insulating film,
For example, the SiO 2 film 21'' is a wiring conductor layer, and 24 is a bonding wire connected to an external connection lead.
Further, in FIG. 10, reference numeral 25 indicates an external connection lead, and reference numeral 26 indicates molten glass to which the ceramic 27 is bonded in a sealed manner.
実施例 2
PII樹脂は次のような他の方法によつて半導体
基体上に形成される。Example 2 PII resin is formed on a semiconductor substrate by another method as follows.
第11図に示すように、P型シリコン半導体基
体61をパツケージの所定の位置にダイボンデイ
ングし、さらに外部接続を行うためのワイヤボン
デイングによりボンデイングワイヤ62を接着し
たのちに、PII樹脂63をポツテイングし、200℃
1時間、350℃1時間、450℃10分の熱処理を行つ
た。PII樹脂膜厚は約40〜70μmである。スクラ
イブ領域64上には絶縁膜61′を延在させてお
くことが望ましい。 As shown in FIG. 11, a P-type silicon semiconductor substrate 61 is die-bonded to a predetermined position of the package, bonding wires 62 are bonded by wire bonding for external connection, and then a PII resin 63 is potted. ,200℃
Heat treatment was performed at 350°C for 1 hour, and at 450°C for 10 minutes. The PII resin film thickness is approximately 40 to 70 μm. It is desirable to extend the insulating film 61' over the scribe region 64.
実施例 3
前述のようにポリイミド樹脂には若干(数
ppm程度)のNa等のアルカリ不純物を含有する
場合がある。このときには、半導体基板上にポリ
イミド樹脂膜を形成し高温の熱処理を加えると、
とくに第7図に示すように絶縁膜71′にピンホ
ールが存在したり絶縁膜71′の開口部と金属配
線71″のマスク合せずれによつて生ずる部分7
6等が生じたりすると、これらの部分から不純物
イオンが侵入し素子特性を変動させることがあ
る。したがつて、アルカリイオンの阻止能力の高
いリンガラス若しくは窒化シリコン膜を半導体基
体上に形成し、ポリイミド樹脂との間に介在させ
ることが有効である。すなわち、第12図に示す
が如く、シリコン半導体基体71上に気相成長法
によりリンガラス73を形成し、さらにその上に
ポリイミド膜74を形成する。リンガラスは
30mol%〜12mol%のリン濃度で、膜厚は0.3μm
〜1.5μm程度が好ましい。すなわち、リンガラ
ス膜のアルカリイオンの阻止能力はリン濃度に依
存し、3mol%以上から効果が現われる。一方リ
ン濃度が高くなると吸湿性が大きくなるため、
12mol%以上になると、Al配線腐食等の不良を生
じはじめる。リンガラスの膜厚は、半導体基板を
ほぼ完全に被膜するために、少なくとも0.3μm
以上は必要であり、またリンガラス自体の引張応
力によるクラツクを生じない範囲として1.5μm
以下が望ましい。ポリイミド樹脂膜74は実施例
1と同等の方法によつて形成した。このようなリ
ンガラスがなく、先述したような絶縁膜71′の
ピンホールやマスク合せずれ76が存在する場合
には、ポリイミド樹脂膜74を形成し、400℃以
上の高温熱処理を加えると0.5〜40%程度の歩留
低下が見られた。しかし、本実施例では、ポリイ
ミド樹脂膜形成による歩留りの低下をきたすこと
なく、しかもα線照射による誤動作不良が発生し
ないことが確められた。Example 3 As mentioned above, polyimide resin has some
It may contain alkaline impurities such as Na (approximately ppm). At this time, if a polyimide resin film is formed on the semiconductor substrate and a high temperature heat treatment is applied,
Particularly, as shown in FIG. 7, a portion 7 is formed due to the presence of pinholes in the insulating film 71' or misalignment of the mask between the opening of the insulating film 71' and the metal wiring 71''.
6 or the like, impurity ions may enter from these parts and change the device characteristics. Therefore, it is effective to form a phosphorous glass or silicon nitride film with high alkali ion blocking ability on the semiconductor substrate and interpose it between the film and the polyimide resin. That is, as shown in FIG. 12, a phosphorus glass 73 is formed on a silicon semiconductor substrate 71 by vapor phase growth, and a polyimide film 74 is further formed thereon. Ringarasu is
Phosphorus concentration of 30mol% to 12mol%, film thickness 0.3μm
The thickness is preferably about 1.5 μm. That is, the ability of the phosphorus glass membrane to block alkali ions depends on the phosphorus concentration, and becomes effective at 3 mol% or more. On the other hand, as the phosphorus concentration increases, the hygroscopicity increases, so
If it exceeds 12 mol%, defects such as Al wiring corrosion will begin to occur. The thickness of the phosphor glass should be at least 0.3 μm in order to almost completely cover the semiconductor substrate.
The above is necessary, and 1.5 μm is the range that does not cause cracks due to the tensile stress of the phosphor glass itself.
The following are desirable. The polyimide resin film 74 was formed by the same method as in Example 1. If there is no such phosphor glass and there are pinholes or mask misalignment 76 in the insulating film 71' as described above, a polyimide resin film 74 is formed and heat treatment is performed at a high temperature of 400°C or higher. A yield drop of about 40% was observed. However, in this example, it was confirmed that the yield did not decrease due to the formation of the polyimide resin film, and furthermore, it was confirmed that malfunctions due to α-ray irradiation did not occur.
リンガラス73の代りに、窒化シリコン膜を用
いた場合にも同様の効果が確められる。窒化シリ
コン膜はスパツタリング法、プラズマCVD
(Plasma Enhanced Chemical Vapor
Deposition)法の既知の方法で形成できるが、プ
ラズマCVD法によるのが望ましい。膜厚は0.2〜
3μmの範囲が望ましい。窒化シリコンの膜厚
は、やはり半導体基体をほぼ完全に被覆させるた
めに0.2μm以上必要であり、上限は下記する窒
化シリコン膜のプラズマエツチングが容易に可能
な範囲として、3μm程度とするのが望ましい。
この窒化シリコン膜は例えばCF4によるプラズマ
エツチングにより開口することができる。第12
図において、75はボンデングワイヤを示す。 A similar effect is confirmed when a silicon nitride film is used instead of the phosphorus glass 73. Silicon nitride film is made by sputtering method, plasma CVD
(Plasma Enhanced Chemical Vapor
Although it can be formed by a known method, it is preferable to use a plasma CVD method. Film thickness is 0.2~
A range of 3 μm is desirable. The thickness of the silicon nitride film is still required to be 0.2 μm or more in order to almost completely cover the semiconductor substrate, and the upper limit is preferably about 3 μm so that plasma etching of the silicon nitride film described below can be easily performed. .
This silicon nitride film can be opened, for example, by plasma etching using CF 4 . 12th
In the figure, 75 indicates a bonding wire.
なお、本実施例において、ポリイミド樹脂の代
りにPII樹脂を用いること、またこれらの樹脂を
ポツテイング法により形成しても本効果と同様の
効果が実現されることは明らかである。 In this example, it is clear that the same effect as this one can be achieved even if PII resin is used instead of polyimide resin, and if these resins are formed by the potting method.
実施例 4
本実施例では、第13図に示す開孔部82を有
するポリイミド樹脂もしくはPII樹脂フイルム8
1をシリコン半導体ウエーハ上に圧着した。開孔
部82は半導体基体のボンデイングパツド領域お
よびスクライブ領域に対応している。このフイル
ムは50〜500μm厚である。本実施例においても
α線照射によるソフトエラーは生じなかつた。ま
たセラミツク封止における本発明の効果も明らか
である。なお、この半導体ウエーハはフイルム8
1を被覆したのちにペレツト状にダイシングされ
る。Example 4 In this example, a polyimide resin or PII resin film 8 having openings 82 shown in FIG.
1 was pressure-bonded onto a silicon semiconductor wafer. Openings 82 correspond to bond pad areas and scribe areas of the semiconductor body. This film is 50-500 μm thick. Also in this example, soft errors caused by α-ray irradiation did not occur. The effect of the present invention on ceramic sealing is also clear. Note that this semiconductor wafer is film 8
1 and then diced into pellets.
実施例 5
シリコンウエーハの素子領域(α線照射によつ
てソフトエラーが生じるところの領域)以外の領
域を印刷用メツシユスクリーンで覆い、その上か
ら、PIQのプレポリマー溶液(濃度19.5%、粘度
約10000cp)をローラーコートしたのち200℃で
60分ベークしさらに350℃で60分ベークし、厚さ
50μmのPIQ膜を素子領域上にのみ形成した。本
実施例においてもα線照射によるソフトエラーの
発生はなかつた。またセラミツク封止後のソフト
エラー発生率に対する効果は明らかである。Example 5 The area of the silicon wafer other than the element area (area where soft errors occur due to α-ray irradiation) was covered with a printing mesh screen, and a prepolymer solution of PIQ (concentration 19.5%, viscosity Approximately 10,000 cp) and then at 200℃
Bake for 60 minutes, then bake for another 60 minutes at 350°C until the thickness
A 50 μm PIQ film was formed only on the element region. In this example as well, no soft errors occurred due to α-ray irradiation. Furthermore, the effect on the soft error occurrence rate after ceramic sealing is clear.
実施例 6
ペレツト(半導体装体)をパツケージの台座に
装着したのち、該ペレツトをポリイミド樹脂もし
くはPII樹脂の未硬化もしくは半硬化状態のフイ
ルムで覆い、しかるのち350℃、30分でベークし
た。未硬化のフイルムは次のようにして得た。す
なわちポリイミドのプレポリマー溶液(例えば東
レ社製のトレニース#3000)もしくはPIQのプレ
ポリマーを平坦な基板(例えばガラス板)上に塗
布したのち100℃でベークし溶媒を実質的に揮発
させて厚さ30〜50μmの未硬化のフイルムを形成
した。ついで、鋭利なカツターでペレツトの寸法
に見合つた大きさに裁断して基板からはくりし、
これをメモリー回路を構成するペレツトの上にか
ぶせた。また同様に200℃でベークした場合は、
やはり厚さ30〜50μmの半硬化状態のフイルムが
得られる。未硬化および半硬化のフイルムをペレ
ツトの上にかぶせて350℃30分のベークをする
と、これらのフイルムはペレツトとよく接着し、
保護膜としての機能を十分に果す。また、このよ
うにして製造された半導体記憶装置はα線照射に
よるソフトエラーが全く生じなかつた。Example 6 After a pellet (semiconductor package) was mounted on a base of a package, the pellet was covered with an uncured or semi-cured film of polyimide resin or PII resin, and then baked at 350° C. for 30 minutes. An uncured film was obtained as follows. In other words, a polyimide prepolymer solution (e.g., Toray's Trenice #3000) or PIQ prepolymer is applied onto a flat substrate (e.g., a glass plate), and then baked at 100°C to substantially volatilize the solvent and reduce the thickness. An uncured film of 30-50 μm was formed. Next, use a sharp cutter to cut the pellet into a size that matches the size of the pellet, and peel it off the substrate.
This was placed over the pellets that make up the memory circuit. Similarly, if you bake at 200℃,
Again, a semi-cured film with a thickness of 30 to 50 μm is obtained. When uncured and semi-cured films are placed over the pellets and baked at 350°C for 30 minutes, these films adhere well to the pellets.
It fully functions as a protective film. Furthermore, the semiconductor memory device manufactured in this manner did not suffer from any soft errors due to alpha ray irradiation.
本方法の変形として、ポリイミド樹脂若しくは
PII樹脂のフイルム片の代りに同一形状のSi片は
能動素子領域上にポリイミド樹脂若しくはPII樹
脂のプレポリマーで接着、熱硬化させることによ
つても本効果は失われない。この際Si片はその表
面を熱酸化法で酸化させておくことが望ましい。
さらにポリイミド若しくはPII樹脂のプレポリマ
ーで接着させる前に、熱酸化膜表面に例えばAl
キレート化合物の熱処理物を形成しておくと接着
が良好になる。 As a variation of this method, polyimide resin or
This effect is not lost even if instead of a PII resin film piece, a Si piece of the same shape is adhered onto the active element region with a polyimide resin or a PII resin prepolymer and cured with heat. At this time, it is desirable to oxidize the surface of the Si piece using a thermal oxidation method.
Furthermore, before bonding with polyimide or PII resin prepolymer, for example, Al is applied to the surface of the thermal oxide film.
Forming a heat-treated product of the chelate compound improves adhesion.
本発明によれば、その具体的効果として以下の
通り得られた。 According to the present invention, the following specific effects were obtained.
第14図は電源電圧VDDとして5V使用の16Kビ
ツトNMOSダイナミツクRAM(Random Access
Memory)回路を構成する半導体基体において、
この基体上にPII樹脂膜を被覆した場合としない
場合のα線によるソフトエラー発生数を示すグラ
フである。 Figure 14 shows a 16K -bit NMOS dynamic RAM (Random Access
Memory) In the semiconductor substrate that constitutes the circuit,
It is a graph showing the number of soft errors caused by α rays when a PII resin film is coated on this substrate and when it is not coated with a PII resin film.
この図において、縦軸は1分間当りのソフトエ
ラー回数を示し、横軸は5MeVのエネルギーをも
つたα線源(アメリシウム)の強度を示してい
る。α線源強度の単位はマイクロキユリー(μ
Ci)である。 In this figure, the vertical axis shows the number of soft errors per minute, and the horizontal axis shows the intensity of the α-ray source (Americium) with an energy of 5 MeV. The unit of α-ray source intensity is microcurie (μ
Ci).
PII樹脂膜を全く被覆していない半導体基体E
は図のようにかなりのソフトエラー発生がみられ
る。一方、α線源強度は102μCiのみの場合だけ
であるが、20μのPII樹脂膜を被覆した半導体基
体Fでは半導体基体Eに比べてソフトエラーの回
数が約1/104にへつた。さらに50μのPII樹脂膜
を被覆した半導体基体Gでは半導体基体Eに比べ
て約1/106以下にへつた。 Semiconductor substrate E not coated with PII resin film at all
As shown in the figure, a considerable amount of soft errors occur. On the other hand, in semiconductor substrate F coated with a 20μ PII resin film, the number of soft errors was reduced to about 1/10 4 when the α-ray source intensity was only 10 2 μCi compared to semiconductor substrate E. Furthermore, in the case of semiconductor substrate G coated with a PII resin film of 50μ, the deterioration was approximately 1/10 6 or less compared to semiconductor substrate E.
ところで、α線の最大エネルギーは8.8MeVで
あり、シリコン半導体基体内でホール・エレクト
ロンペアを作るエネルギーは3.7eVである。した
がつて1個のα線で作られるエレクトロンの数は
約2.4×106個である。それゆえ、MOS、バイポー
ラまたはダイナミツク型、スタテイツク型に問わ
ず、これ以下の電荷によつてメモリー回路の情報
“1”または“0”を形成する半導体記憶装置は
必ず影響を受けることになる。 By the way, the maximum energy of alpha rays is 8.8 MeV, and the energy to create hole-electron pairs within a silicon semiconductor substrate is 3.7 eV. Therefore, the number of electrons created by one α ray is approximately 2.4×10 6 . Therefore, regardless of whether it is a MOS, bipolar, dynamic type, or static type, a semiconductor memory device that forms information "1" or "0" in a memory circuit with a charge smaller than this will always be affected.
したがつて、このような半導体記憶装置に本発
明を適用することは極めて有効である。 Therefore, it is extremely effective to apply the present invention to such a semiconductor memory device.
本発明はCCD(Charge―Coupled―Device)
のようなメモリー回路を構成する半導体記憶装置
においても適用できる。CCDの場合は拡散領域
を設けず、半導体基体表面自身の一部がメモリー
回路の一部を構成する領域となつている。 The present invention is a CCD (Charge-Coupled-Device)
The present invention can also be applied to semiconductor memory devices constituting memory circuits such as. In the case of a CCD, a diffusion region is not provided, and a portion of the semiconductor substrate surface itself forms part of the memory circuit.
なお、本発明に適用される封止体は、上記セラ
ミツク材によるものに限定されるものではなく、
金属材料あるいはガラス等の絶縁材料からなるも
のも含まれる。 It should be noted that the sealing body applied to the present invention is not limited to the one made of the above-mentioned ceramic material,
It also includes those made of metal materials or insulating materials such as glass.
さらに耐熱性樹脂としてラダーポリマ
(Ladder Polymer)、例えばフエニールラダーシ
リコン(Phenyl Ladder Silicon)が用いられ
る。 Furthermore, a ladder polymer, such as Phenyl Ladder Silicon, is used as a heat-resistant resin.
第1図はスタテイツク型MOSメモリーセル回
路図、第2図は第1図のセル回路の一部を構成し
た半導体基体平面図、第3図は16Kビツトダイナ
ミツク型NMOSメモリー回路の一部回路図、第4
図は第3図のメモリー回路における電圧レベル変
化特性図、第5図は第3図のセンスアンプ部分を
構成した半導体基体平面図、第6図はバイポーラ
メモリーセル回路図、第7図は第6図のセル回路
における電圧(電位)レベル変化特性図、第8図
は各種高分子樹脂の熱重量減少曲線を示すグラ
フ、第9図は本発明の一実施例における高分子樹
脂膜を形成した半導体基体の断面図、第10図は
前記半導体基体をセラミツク封止した半導体記憶
装置の断面図、第11図は本発明の一実施例にお
いて樹脂膜を半導体基体上にポツテイング法によ
り形成した半導体基体の断面図、第12図は本発
明の一実施例において半導体基体上にリンガラス
もしくは窒化シリコン膜および樹脂膜を形成した
半導体基体の断面図、第13図は本発明の一実施
例において半導体基体上に樹脂フイルムを圧着し
た状態の半導体基体平面図、第14図は半導体基
体上にPII樹脂膜を被覆した場合としない場合の
α線によるソフトエラー発生数を示すグラフであ
る。
1,21,61,71…メモリー回路を構成す
る半導体基体、11,23,63…PII樹脂、1
2,74…ポリイミド樹脂膜、20…拡散領域、
27…セラミツク、73…リンガラス膜、76…
マスク合せずれ部、81…樹脂フイルム、82…
開孔部。
Figure 1 is a static MOS memory cell circuit diagram, Figure 2 is a plan view of a semiconductor substrate that forms part of the cell circuit in Figure 1, and Figure 3 is a partial circuit diagram of a 16K-bit dynamic NMOS memory circuit. , 4th
The figure is a voltage level change characteristic diagram in the memory circuit of Figure 3, Figure 5 is a plan view of a semiconductor substrate that constitutes the sense amplifier part of Figure 3, Figure 6 is a bipolar memory cell circuit diagram, and Figure 7 is a diagram of the semiconductor substrate that constitutes the sense amplifier part of Figure 3. Fig. 8 is a graph showing the thermogravimetric reduction curves of various polymer resins; Fig. 9 is a semiconductor formed with a polymer resin film according to an embodiment of the present invention. FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor memory device in which the semiconductor substrate is sealed in ceramic, and FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate in which a resin film is formed on the semiconductor substrate by a potting method in an embodiment of the present invention. 12 is a sectional view of a semiconductor substrate in which a phosphorous glass or silicon nitride film and a resin film are formed on a semiconductor substrate in an embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a sectional view of a semiconductor substrate in an embodiment of the present invention. FIG. 14 is a plan view of the semiconductor substrate with a resin film crimped onto it, and is a graph showing the number of soft errors caused by alpha rays when the semiconductor substrate is coated with a PII resin film and when it is not coated with a PII resin film. 1, 21, 61, 71... Semiconductor substrate constituting a memory circuit, 11, 23, 63... PII resin, 1
2,74...Polyimide resin film, 20...Diffusion region,
27... Ceramic, 73... Phosphorus glass film, 76...
Mask misalignment portion, 81...Resin film, 82...
Open hole.
Claims (1)
が半導体領域内に形成され、上記スタテイツク型
メモリー回路を構成する領域上をポリイミド樹脂
及びポリイミド・イソインドロ・キナゾリンジオ
ン樹脂からなる群から選択した一樹脂材料の被覆
膜で覆い、上記被覆膜で覆われた上記半導体領域
を絶縁物で封止したことを特徴とする半導体記憶
装置。1. A region constituting a static type memory circuit is formed in a semiconductor region, and the region constituting the static type memory circuit is coated with a resin material selected from the group consisting of polyimide resin and polyimide-isoindolo-quinazolinedione resin. A semiconductor memory device characterized in that the semiconductor region is covered with a film and the semiconductor region covered with the coating film is sealed with an insulator.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3548079A JPS55128851A (en) | 1979-03-28 | 1979-03-28 | Semiconductor memory device |
| JP21832688A JPS6477148A (en) | 1979-03-28 | 1988-09-02 | Semiconductor storage device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3548079A JPS55128851A (en) | 1979-03-28 | 1979-03-28 | Semiconductor memory device |
Related Child Applications (3)
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| JP62012333A Division JPS62181453A (en) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | Semiconductor memory device |
| JP63218325A Division JPH01132143A (en) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | Manufacture of semiconductor storage device |
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Family Applications (2)
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| JP21832688A Granted JPS6477148A (en) | 1979-03-28 | 1988-09-02 | Semiconductor storage device |
Family Applications After (1)
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| JP21832688A Granted JPS6477148A (en) | 1979-03-28 | 1988-09-02 | Semiconductor storage device |
Country Status (1)
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| JPS53142375A (en) * | 1977-05-18 | 1978-12-12 | Babcock Hitachi Kk | Rotary kiln |
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1979
- 1979-03-28 JP JP3548079A patent/JPS55128851A/en active Granted
-
1988
- 1988-09-02 JP JP21832688A patent/JPS6477148A/en active Granted
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6477148A (en) | 1989-03-23 |
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| JPS55128851A (en) | 1980-10-06 |
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