[发明专利]半导体装置

说明书

本发明涉及可抑制因中子引起的软错误(soft error)的半导体装置。

近年来，在学会及论文中，IBM的Ziegler等(J.F.Ziegler eta1.,J.Appl.Phys.52(6),p.4305,1981)、TI的Mckee等(W.R.Mckeeet al.,IRPS Proceedings,p.1,1996)、富士通的登坂等(Y.Tosaka etal.IEEE Trans.Nucl.Sci.,Vol.44,p.173,1997)报告了在硅衬底中形成的DRAM(动态随机存取存储器)及SRAM(静态随机存取存储器)中的因中子引起的软错误的情况。

按照这些报告，能量高的区域的中子、具体地说是能量为约几十MeV以上的中子与硅原子反应，因弹性散射或爆发(burst)反应而产生电荷，由于该电荷中的电子被存储节点部收集，故存储单元的蓄积的电荷发生变化，单元数据被破坏。与现有的因α线引起的软错误相比，由于因反应产生的电荷较多，故其对策较为困难。

与此不同，日本TI的Robert Baumann等(R.Baumann et al.IRPSProceedings p.297,1995)预期了即使在中子能量低的区域内由于器件的金属布线形成前的平坦化膜中包含的¹⁰B与热中子(能量在约0.05eV附近)反应而产生软错误的情况。具体的反应式如下。

因上述的反应产生的α线或锂与硅反应，产生电荷，在存储节点中产生数据破坏。再有，在图11中示意性地示出因上述的2种反应引起的电荷产生的情况。在图11中，示出了在硅衬底16上形成了BPSG(硼-磷硅酸盐玻璃)层17作为包含¹⁰B的平坦化膜的情况。

如上所述，报告了2种因中子引起的软错误，但实际上并不知道各种能量的中子以怎样的程度引起软错误。因此，本申请的发明者制造了在平坦化膜中包含¹⁰B的SRAM和不包含¹⁰B的SRAM，进行了以下那样的2个实验。

在第1个实验中，使用²⁵²Cf(锎)作为中子线源，通过用石蜡球将其包起来而变换成热中子，照射到SRAM上。此时，根据包含¹⁰B的器件的软错误率超过不包含¹⁰B的器件的软错误率这一点，可知由于热中子与¹⁰B反应而产生软错误。由该实验的结果、即在软错误率方面产生30倍以上的差别，可知由于热中子与¹⁰B反应而产生软错误。

其次，作为第2个实验，检验了热中子对于自然界的中子的能量分布有怎样的影响。具体地说，进行高空飞行中的中子加速实验，评价了各反应的影响。已报告了，在高空飞行中存在地面上的100倍以上的中子(T.Nakamura,1987,“Altitude variation of cosmic ray neutron(宇宙线中子的高度分布)”,Health Phys.53,509)，故可在短时间内进行评价，可忽略因通常的α线引起的软错误来进行评价。根据该实验的结果，可知因热中子引起的软错误占因中子引起的软错误的约一半。根据这一点，本申请的发明者作出下述的判断：不但对于以往一般所说的高速中子的对策是重要的，而且对于热中子的对策也是重要的。

本发明是鉴于上述内容而进行的。本发明的目的在于抑制因热中子引起的软错误。

在与本发明有关的半导体装置的一个方面中，具备封装体和热中子吸收片。封装体容纳其内部形成存储元件的半导体芯片。热中子吸收片被粘贴到封装体的表面上，它包含热中子吸收材料。在此，所谓热中子吸收材料，是¹⁰B等的热中子的吸收截面大的物质。

通过以这种方式将热中子吸收片粘贴到封装体的表面上，可在片的内部使热中子吸收材料与热中子发生反应。由此，可抑制热中子入射到半导体芯片内，可抑制硅衬底内的电荷产生。此外，通过将热中子吸收体作成片状，不但可添加较多的热中子吸收材料，而且还可增加厚度。此时，不但热中子吸收性能提高，而且对于高速中子也是有效的。

最好将上述热中子吸收片通过粘接材料粘贴到封装体的表面上。粘接材料最好包含热中子吸收材料。

通过以这种方式在粘接材料中添加热中子吸收材料，能更有效地抑制因硅衬底内的热中子引起的电荷产生。