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DE3100303A1 - Halbleiterspeichereinrichtung und verfahren zum herstellen derselben - Google Patents

Halbleiterspeichereinrichtung und verfahren zum herstellen derselben

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DE3100303A1
DE3100303A1 DE19813100303 DE3100303A DE3100303A1 DE 3100303 A1 DE3100303 A1 DE 3100303A1 DE 19813100303 DE19813100303 DE 19813100303 DE 3100303 A DE3100303 A DE 3100303A DE 3100303 A1 DE3100303 A1 DE 3100303A1
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DE
Germany
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semiconductor memory
resin
memory device
housing
memory elements
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Application number
DE19813100303
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English (en)
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Daisuke Hitachi Makino
Junji Mukai
Akio Nishikawa
Mikio Sato
Hiroshi Hitachi Suzuki
Goro Fujisawa Tanaka
Yoshiaki Kawasaki Wakashima
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Hitachi Ltd
Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Chemical Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Chemical Co Ltd
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Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft Halbleiterspeicher, welche hohe Integrationsniveaus in Speicherschaltungen haben/ sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.
In einem Aufsatz, dessen Titel in deutscher übersetzung lautet "Ein neuer physikalischer Mechanismus für Fehler durch Fremdkörpereinwirkung in dynamischen Speichern" (englischer Originaltitel: "A New Physical Mechanism for Soft Errors in Dynamic Memories") und der im "16th Annual Proceedings of 1978 International Reliability Physics Symposium, April 18-2o, 1978, San Diego, USA" auf den Seiten 33-4o wiedergegeben ist, wird berichtet, daß beim Einfallen von α-Strahlen in Halbleiterspeicherzellen oft eine Umkehr der Information von "V-^'O" oder "0"-V1I" bewirkt wird, d. h. Fehler durch Fremdkorpereinwxrkung verursacht werden. Eine Hauptquelle für die oi-Strahlen sind Spurenmengen an Uran und Thorium, die im Gehäusematerial für die Halbleiterspeicherelemente enthalten sind, wie beispielsweise in Keramik, Metallen, Preßharzen, oder dgl. Infolgedessen kann, wenn man Uran und Thorium aus einem solchen Gehäusematerial vollständig entfernt, die vorstehend erwähnte Schwierigkeit behoben werden. Gemäß dem oben genannten Bericht wurde versucht, Gehäusematerialien zu reinigen, um den Gehalt an Uran und Thorium zu vermindern, jedoch ist eine solche Reinigung bis zu einem hohen Niveau industriell mit beträchtlichen Schwierigkeiten verbunden. Infolgedessen hat es sich als praktisch schwierig erwiesen, das Problem der Fehler durch Fremdkörpereinwirkung durch Reinigung des Gehäusematerials zu lösen.
Andererseits wurden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Untersuchungen über die Reinigung von Gehäusematerialien
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durchgeführt, und es wurde gefunden, daß die Erscheinung von Fehlern durch Fremdkörpereinwirkung merklich vermindert war oder kaum stattfand, wenn der Gehalt an Uran und Thorium unterhalb gewisser Werte lag.
Mit der vorliegenden Erfindung soll eine hohe Integrationsniveaus in Speicherschaltungen aufweisende Halbleiterspeichereinrichtung zur Verfügung gestellt werden, die nur wenig Fehler durch Fremdkörpereinwirkung aufgrund von a-Strahlen hervorbringt. Weiterhin soll mit der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Halbleiterspeichereinrichtung zur Verfügung gestellt werden.
Gemäß der Erfindung ist die Halbleiterspeichereinrichtung, die einen so hohen Integrationsgrad in Speicherschaltungen besitzende Halbleiterspeicherelemente aufweist, daß Fehler durch Fremdkörpereinwirkung aufgrund des Einfalls von Oc-Strahlen vom Gehäusematerial hervorgerufen werden, und die ein Gehäuse umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß eineoc-Strahlen-Abschirmungsschicht, die aus einem Harzmaterial hergestellt ist und Uran und Thorium in einer Gesamtmenge von 1 Teil pro Milliarde (1o9) oder weniger enthält, zwischen den Speicherelementen und dem Gehäuse eingefügt bzw. vorgesehen ist.
In der Zeichnung sind in den Fig. 1 bis 5 Querschnittsansichten einiger Beispiele der Halbleiterspeichereinrichtung nach der Erfindung dargestellt.
Gemäß der Erfindung kann eine hohe Integrationsniveaus in Speicherschaltungen aufweisende Halbleiterspeichereinrichtung hergestellt werden, die bemerkenswert wenige oder praktisch keine Fehler durch Fremdkörpereinwirkung hervorbringt, indem eine cx-Strahlen-Abschirmungsschicht, die aus einem Harzmaterial hergestellt ist, welches Uran und Tho-
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rium in einer Gesamtmenge von 1 Teil pro Milliarde (bzw. 1 Teil pro 1o Teile) oder weniger enthält (ein solches Material wird nachstehend als "hochreines Harzmaterial" bezeichnet) eingeschaltet bzw. zwischengefügt wird. Es ist möglich, Fehler durch Fremdkörpereinwirkung mittels elektrischer Schaltungen zu korrigieren/ und auf diese Weise ist es möglich, die Betriebszuverlässigkeit der Einrichtungen, wie beispielsweise von Rechnern, sicherzustellen. Jedoch wird, wie allgemein anerkannt ist, das Sicherstellen der Betriebszuverlässigkeit von Einrichtungen mittels elektrischer Schaltungen schwierig, wenn die Rate der Fehler durch Fremdkörpereinwirkung bei Speicherelementen selbst über 1ooo Fitte (Definition siehe weiter unten) beträgt. Daher ist es von wesentlicher Bedeutung, die Erzeugungsrate von Fehlern durch Fremdkörpereinwirkung in Speicherelementen selbst auf weniger als loop Fitte herabzudrücken. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß die Erzeugungsrate von Fehlern durch Fremdkörpereinwirkung beträchtlich vermindert wurde, wenn die Gesamtmenge an Uran und Thorium im Gehäuse 1 Teil pro Milliarde oder weniger betrug, so daß dieses Ergebnis durch die Erfindung erzielt wird. Weiter ist es gemäß der Erfindung möglich, die Erzeugungsrate von Fehlern durch Fremdkörpereinwirkung unter 1oo Fitte herabzudrücken, indem die Gesamtmenge an Uran und Thorium so klein gemacht wird, daß sie o,2 Teile pro Milliarde oder weniger beträgt.
Gemäß der Erfindung wird die a-Strahlen-Abschirmungsschicht zwischen den Speicherelementen und dem Gehäuse ausgebildet, wie vorstehend erwähnt. Im einzelnen ist es zu bevorzugen, die obere Oberfläche der Speicherelemente in dem Bereich, welcher dem Bereich des Einfallswinkels von (X-strahlen von 2o° bis 9o° (senkrechter Einfall) entspricht, mit der a-Strahlen-Abschirmungsschicht abzudecken. Es ist noch mehr zu bevorzugen, die gesamten Oberflächen der Halbleiter-
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speicherelemente vollständig mit der Oc-Strahlen-Abschirmungsschicht abzudecken. In jedem Fall kann die (X-Strahlen-Abschirmungsschicht direkt auf den Oberflächen der Halbleiterspeicherelemente ausgebildet werden, oder sie kann ohne direkte Berührung mit den Speicherelementen ausgebildet werden, beispielsweise auf der Seite bzw. am Keramikgehäuse, d. h. auf der Rückseite des Gehäuses.
Das Harzmaterial, das die a-Strahlen-Abschirmungsschicht bildet, besteht aus Polymer bzw. Polymeren, wie beispielsweise synthetischen Harzen, natürlichen Harzen, synthetischen Gummis bzw. Kautschuken, natürlichen Gummis bzw. Kautschuken, und dergl. Im Falle von Polymeren, die durch Synthese erhalten worden sind, können hochgereinigte PoIymere leicht durch Polymerisation von Monomeren hergestellt werden, die ihrerseits gereinigt sind, beispielsweise durch Destillation, Rekristallisation, und dgl. Beispiele von Harzmaterialien sind Polyimide, Polyamide, Polybenzimidazol , Polyamid-imide,Polyimidisoindrochinazolindion, Epoxyharze, Phenolharze, Diallylphthalatharze, Fluorharze, Polyesterharze, Silikonharze, Polysilikatharze und dergl. Das Harzmaterial kann verschiedene Arten von Füllmaterialien zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften der Ot-Strahlen-Abschirmungsschicht enthalten. Es erscheint überflüssig, darauf hinzuweisen, daß die Füllmaterialien hochgereinigte Füllmaterialien sein sollten, damit die oben genannten Bedingungen hinsichtlich des Gehalts an Uran und Thorium erfüllt sind. Das heißt, das Harz und/oder das Füllmaterial sollte so gereingt sein, daß die Gesamtmenge an Uran und Thorium in der ot-Strahlen-Abschirmungsschicht 1 Teil pro Milliarde oder weniger beträgt.
Hochreine Füllmaterialien werden in der Weise hergestellt, daß man als Ausgangsmaterialien organometallische Verbindüngen verwendet, wie beispielsweise Siliciumverbindungen,
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ζ. B. Tetramethylsilan, Dimethyl-dimethoxysilan, Trichlorsilan, Tetraäthoxysilan, Dimethyldichlorsilan, Diphenyldichlorsilan, etc.; Aluminiumverbindungen, ζ. B. Aluminiuratriisopropylat, Mono-sek.-butoxyaluminium-diisopropylat, Aluminium-tributylat, Äthylacetacetat-aluminiumdiisopropylat, Aluminium-tris(äthylacetacetat) etc.; Zirconiumverbindungen, ζ. B. Zirconium-tetrakisacetylacetonat/ etc.; Zinkverbindungen, ζ. B. Zinksalicylat, Zinkoctoat, etc.; Bleiverbindungen, ζ. B. Bleioctoat, Tetrahphenylblei etc.; Zinnverbindungen, ζ. B. Zinnoctoat, Tetraphenylzinn, etc.
Diese Verbindungen werden vorzugsweise verwendet, nachdem sie gereinigt worden sind, und zwar z. B. durch Destillation, Rekristallisation oder dergl., und sie werden in Luft oder in Sauerstoff durch Erhitzungsoxidation oder Plasmaoxidation oxidiert, so daß man hochreine Füllmaterialien in der Form von Oxiden oder Nitriden erhält. Bei der praktischen Behandlung ist es vorteilhaft, diese Ausgangsmaterialien zu hydrolysieren oder andere Arten von Ausgangsmaterialien zu hydrolysieren, und zwar gefolgt von einer Polymerisation vor der Oxidation dieser Ausgangsmaterialien. Beispielsweise ergibt sich ein Vorteil insofern, als eine Flüchtigkeitszerstäubung der Ausgangsmaterialien während des Erhitzens verhindert werden kann. Die auf diese Weise synthetisch hergestellten Metalloxide liegen allgemein in Pulverzustand vor und können, wie sie sind, als Füllmaterialien verwendet werden. Nötigenfalls können diese Metalloxide feiner gemahlen werden. Es ist leicht, diese Metalloxid-Füllmaterialien zu erhalten, die bemerkenswert kleine Mengen an Uran und Thorium im Vergleich mit allgemein verwendeten Füllmaterialien enthalten, welche durch Feinmahlen von natürlichen Produkten hergestellt werden.
Andere Beispiele von Füllmaterialien sind Polymere, die aus
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sich selbst heraus keine Filmbildungsfähigkeit haben, wie beispielsweise Polyimidpulver, dessen Ring durch Erhitzen geschlossen worden ist, Polymidazopyrrolonpulver, PolySchiff-Basen, Silikongummi bzw. -kautschuk, und dgl.
Die Verwendung von Beschichtungsmaterial, das ein Füllmaterial enthält, ermöglicht es, die Erzeugung von Rissen, welche durch Schrumpfung während der Zeit des Brennens oder während Erhitzungszyklen verursacht werden, zu verhindern, die Festigkeit der Abschirmungsschicht zu verbessern, die Temperatur, bei welcher ein Gewichtsverlust beim Erhitzen beginnt, zu verbessern, die Wärmeleitfähigkeit (Wärmeausbreitungs- bzw. -Verteilungseigenschaften) zu verbessern, und die Wärmeausdehnungskoeffizienten zu vermindern.
Wenn die Abschirmungsschicht unter Verwendung von Harzmaterial oder ein Füllmaterial enthaltendem Harzmaterial ausgebildet wird, kann ein geeignetes Lösungsmittel zum Auflösen oder Dispergieren des Harzmaterials mit oder ohne Füllmaterial verwendet werden. Als Lösungsmittel können solche Lösungsmittel verwendet werden, wie sie konventionellerweise als Lösungsmittel für Harzfirnisse verwendet werden. Beispiele solcher Lösungsmittel sind N-Methyl-2-pyrrolidon, Ν,Ν-Dimethylacetamid, Ν,Ν-Dimethylformainid, Ν,Ν-Diäthylformamid, N-Methylformamid, Dimethylsulfoxid, Ν,Ν-Diäthylacetamid, Ν,Ν-Diinethylmethoxy-acetamid, Hexamethylphosphoramid, Pyridin, Dimethylsulfon, Tetramethylsulf on, Dimethyltetramethylen-sulfon, Phenol, Kresol, Xylenole, Ketone, Toluon, Benzol, Alkohole und dgl. Diese Lösungsmittel können allein oder in einer Mischung derselben verwendet werden. Das Harzmaterial kann nötigenfalls eines oder mehrere konventionelle Silankettenkopplungsmittel enthalten, wie beispielsweise Aminosilan, Epoxysilan, Mercaptosilan, Vinylsilan und dergl., und ein oder mehrere oberflächenaktive Mittel, wie beispielsweise Fluor-
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kohlenstoffe, und dergl. Es erscheint überflüssig, darauf hinzuweisen, daß diese Lösungsmittel und Zusätze Uran und Thorium in bemerkenswert kleinen Mengen oder überhaupt nicht enthalten sollen.
Die ot-Strahlen-Abschirmungsschicht, die aus hochreinem Harzmaterial hergestellt ist, das ein oder mehrere Füllmaterialien oder kein Füllmaterial enthält, und die eine Dicke von 3o μπι öder mehr, vorzugsweise 4o μπι oder mehr, hat, erbringt ausreichende Wirkungen zur Verhinderung von Fehlern durch Fremdkörpereinwirkung. Im Falle von Halbleiterspeicherelementen, die ein niedriges Integrationsniveau in Speicherschaltungen haben, kann das angestrebte Ziel selbst dann erreicht werden, wenn die Dicke der Abschirmungsschicht geringer als 3o μπι ist.
Die Ausbildung der (X-Strahlen-Abschirmungsschicht zwischen dem Gehäuse und den Speicherelementen sei nachstehend in näheren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert. Die Fig. 1 ist eine perspektivische Schnittansicht einer Halbleiterspeichereinrichtung vom Dual-in-line-Typ mit Harzgehäuse, auf die die Erfindung angewandt ist. In Fig. 1 ist mit 1 ein Halbleiterspeicherelement bezeichnet, das ein Siliciumchip ist, das Bezugszeichen 2 ist einem Träger für den Siliciumchip zugeordnet, mit ist eine Leitung bezeichnet, das Bezugszeichen 4 ist einem Verbindungsdraht zugeordnet, mit 5 ist ein Harzgehäuse (das beispielsweise durch Vergießen, Verpressen o. dgl. von Harz um das Halbleiterspeicherelement herum ausgebildet ist) bezeichnet, und 6 ist eine a-Strahlen-Abschirmungsschicht. In diesem Beispiel ist die a-Strahlenabschirmungsschicht 6 auf die Oberfläche des Siliciumchips durch Beschichten aufgebracht. Das Harzgehäuse 5 kann durch Formpressen eines hitzehärtbaren Harzes, wie beispielsweise eines Epoxyharzes, ausgebildet werden. Die
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Fig. 2 und 3 sind Querschnittsansichten von Halbleiterspeichereinrichtungen vom Dual-in-line-Typ mit Keramikgehäuse, auf die die Erfindung angewandt wird. Mit 7a und 7b sind Keramikgehäuse bezeichnet, die mit Abdichtungsmaterialien 8a und 8b, beispielsweise Glas, dicht verschlossen sind. Ein Siliciumchip 1 ist auf dem Gehäuseteil 8b mit einem Verbindungsmittel, wie beispielsweise einer Silberpaste, einer eutektischen Gold-Silicium-Kristallschicht oder einer Lötmittel- bzw. Lötschicht, wie konventionellerweise verwendet, befestigt. In Fig. 2 ist die (X-Strahlen-Abschirmungsschicht 6 durch Beschichtung auf der Oberfläche des Siliciumchips 1 aufgebracht, während sie in Fig. 3 durch Beschichtung auf der inneren Oberfläche des Gehäuseteils 7a aufgebracht ist. Im Falle der Fig. 2 wird eine kleinere Menge an (X-Strahlen-Abschirmungsmaterial verwendet, als das im Falle der Fig. 3 geschieht. Andererseits ist es im Falle der Fig. 3 nicht immer notwendig, ein Füllmaterial zum Harzmaterial, das die a-Strahlen-Abschirmungsschicht 6 bildet, hinzuzufügen; das ist vorteilhaft. Mit anderen Worten bedeutet das, daß es oft erforderlich ist, dem Harzmaterial ein Füllmaterial hinzuzufügen, um eine Widerstandsfähigkeit gegen Rißbildung zu erzielen, wenn das Harzmaterial durch Beschichtung direkt auf dem Siliciumchip 1 aufgebracht wird, jedoch ist im Falle der Fig. 3 ein solches Hinzufügen von Füllmaterial nicht immer notwendig. Weiterhin besteht keine Gefahr, daß der Siliciumchip 1 und der Verbindungsdraht 4 während des Herstellungsvorgangs der Halbleiterspeicher berührt und beschädigt werden. Die Fig. 4 und 5 sind Querschnittsansichten von Halbleiterspeichereinrichtungen vom Dual-in-line-Typ mit einem Keramikgehäuse (zusammengebrannte Keramik - geschichtete Keramik ) mit einer Metallkappe, auf welche die Erfindung angewandt wird. In den Fig. 4 und 5 ist mit 1o eine Metallkappe bezeichnet, die zum Beispiel aus goldplattiertem Koval (einer Fe-Ni-Co-Legierung) hergestellt ist, und mit 11a und 11b sind Kera-
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mikgehäuseteile bezeichnet, die in einem Stück zusammen mit der Leitung 3 ausgebildet werden, und das Bezugszeichen 12 ist einem Dichtungsmaterial zugeordnet, wie beispielsweise einer Au-Sn-Legierung, welche die Grenzfläche zwischen der Metallkappe 1o und dem Keramikgehäuseteil 11a dicht verschließt. Die Leitung 3 ist vom Seitenhartlöt-Typ. Die in den Fig. 4 und 5 gezeigten Beispiele sind grundsätzlich die gleichen, wie sie in den Fig. 2 und 3 gezeigt sind, mit Ausnahme des materiellen Aufbaus der Metallkappe 1o und des Abdichtungsmaterials 12, sowie der Tatsache, daß die Keramikgehäuse 11a und 11b vorgeformt und gesintert werden.
Da Fehler durch Fremdkörpereinwirkung leicht im Falle von Halbleiterspeicherelementen verursacht werden, die einen hohen Integrationsgrad haben, beispielsweise bei einem Halbleiterspeicherelement, bei dem eine Seite des Speicherelements etwa 3 bis Io mm lang ist, wird die Erfindung im Falle von Halbleiterspeicherelementen vom bipolaren Typ, und zwar von solchen, die einen Integrationsgrad von einer Speicherkapazität von 1 K-Bit oder mehr haben, sowie im Falle von Halbleiterspeicherelementen vom MIS-(Metall-Iso-Iator-Halbleiter)-Typ, und zwar solchen, die einen Integrationsgrad von einer Speicherkapazität von 1o K-Bits oder mehr, insbesondere 64 K-Bits oder mehr, haben, wirksamer, wenn sie auf Speicherelemente angewandt wird, die einen solchen Integrationsgrad haben, wie er vorstehend erwähnt ist.
Der Gehalt an Uran und Thorium kann mittels einer konventionellen Radioaktivierungsanalyse bestimmt werden. Bei der vorliegenden Erfindung werden die Werte beispielsweise durch das Neutronenradioaktivierungs-Analyseverfahren unter Verwendung eines Kernreaktors erhalten. Uran-239 und Thorium-233, die durch die n,r-Reaktion aus Uran-238 und
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Thorium-232 gebildet werden, zerfallen durch ß-Zerfall mit einer Halbwertszeit von 23,5 Minuten zu Plutonium-239 bzw. Uran-233. Die hierbei ausgestrahlten Y-Strahlen werden gezählt bzw. gemessen, und die Mengen an Uran und Thorium können quantitativ durch Vergleich mit der Zählbzw. Meßrate der Y-Strahlen einer Standardprobe, die unter den gleichen Bedingungen bestrahlt worden ist, bestimmt werden. Die Meßbedingungen sind folgende:
Detektor: Ein Ge-(Li)-Halbleiterdetektor Analysator: Ein 4ooo Kanal Wellenhohenanalysator Zähl- bzw. Meßzeit: 5oo bis 60.000 Sekunden.
Die Erfindung sei nun durch die folgenden Beispiele und Experimente verdeutlicht, worin alle Teile Gewichtsteile sind.
Beispieli
Ein Harzmaterial (Zusammensetzung) zum Ausbilden einer γ-Strahlen-Abschirmungsschicht wurde in der Weise hergestellt, daß die folgenden Anteile miteinander gemischt wurden: 5o Teile von 3,4-Epoxycyclohexyl-methyl-3,4-epoxycyclohexancarboxylat, das durch Vakuumdestillation eines kommerziell erhältlichen solchen Materials unter einem Druck von 1 mm Hg bei 155° bis 158°C gereinigt worden war; 5o Teile von Vinylcyclohexan-dioxid, das unter 1 mm Hg bei 65° bis 67°C vakuumdestilliert worden war; 77 Teile Methyl-Nadicanhydrid (ein Härtungsmittel), das unter 1 mm Hg bei 113° bis 115°C vakuumdestilliert worden war; 66 Teile von Hexahydrophthalsäureanhydrid (ein Härtungsmittel), das unter 3 mm Hg bei 118° bis 122°C destilliert worden ist; 37o Teile von Pulvern als Füllmaterialien, die durch Reinigen von Äthylsilikat bei 168° bis 17o°C hergestellt worden wa-
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ren, gefolgt von einer Hydrolyse und einem Erhitzen in der Luft bei etwa 5oo°C während 4 Stunden; 2 Teile von Tetraphenylphosphonium-tetraphenylborat (ein Härtungsbeschleuniger) ; und 2 Teile von Y-Glycidoxypropyl-triraethoxysilan (ein Verkettungsmittel). Die Radioaktivierungsanalyse dieser Zusammensetzung zeigte, daß der Urangehalt ο,45 Teile pro Milliarde und der Thoriumgehalt o,55 Teile pro Milliarde betrug.
Diese Zusammensetzung wurde durch Beschichtung auf Direktzugriffsspeicherelemente vom MOS-Typ aufgebracht, die eine Speicherkapazität von 16 K-Bit hatten, so daß sich eine Dicke von 1 bis 1,5 mm ergab, und dann erfolgte ein Härten bei Erhitzung auf 15o°C während 3 Stunden, so daß die gewünschte Halbleiterspeichereinrichtung hergestellt wurde, die eine Integralstruktur hatte, worin die Abschirmungsschicht und das Gehäuse aus den gleichen Materialien hergestellt waren.
Die Fehlerrate von Fehlern durch Fremdkörpereinwirkung betrug bei dieser Einrichtung 9oo Fitte (1 Fitt ist eine Ein heit, die besagt, daß
Element stattfindet).
Vergleichsbeispiel 1
heit, die besagt, daß ein Fehler pro 1o Stunden pro einem
Es wurde ein Gehäusematerial unter Verwendung des gleichen Epoxyharzrohmaterials hergestellt, wie es in Beispiel 1 verwendet worden war, jedoch ohne Reinigung, und mit nichtgereinigten, kommerziell erhältlichen Siliciumdioxidpulvern als Füllmaterial. Das erhaltene Gehäusematerial enthielt Uran in einer Menge von 18 Teilen pro Milliarde und Thorium in einer Menge von 11 Teilen pro Milliarde. Es wurde eine Speichereinrichtung hergestellt, indem dieses Gehäusematerial auf die Gesamtheit der Speicherelemente durch
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Beschichten aufgebracht und gehärtet wurde, und zwar in der gleichen Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben. Die Fehlerrate der Fehler durch Fremdkörpereinwirkung betrug
bei dieser Speichereinrichtung 3,5 χ 1o Fitte.
Beispiel 2
Es wurde eine Harzzusammensetzung durch Mischen der gleichen Bestandteile, wie sie in Beispiel 1 verwendet worden waren, hergestellt, jedoch mit Ausnahme des Füllmaterials. Die erhaltene Harzzusammensetzung enthielt Uran in einer Menge von weniger als o,o2 Teile pro Milliarde und Thorium in einer Menge von weniger als o,o5 Teile pro Milliarde. Die Harzzusammensetzung wurde in zwei Arten durch Beschichten auf Speicherelemente aufgebracht; d. h. 4o bis 5o μΐη dick und 1 bis 1,5 mm dick, und sie wurde gebrannt. Nach dem Brennen entstanden Risse in den letzteren Speicherelementen .
Die Speicherelemente, die mit der Harzzusammensetzung in einer Dicke von 4o bis 5o μπι beschichtet worden waren, wurden mit dem gleichen Gehäusematerial, wie es im Vergleichsbeispiel 1 verwendet worden war, mit einer Dicke von 1 bis 1,5 mm beschichtet und gehärtet. Die Fehlerrate der Fehler durch Fremdkörpereinwirkung bei der erhaltenen Speichereinrichtung war 3o Fitte.
Beispiel3
Poly(säureamid) wurde hergestellt durch Reagieren von 4,4'-Diaminodiphenyläther, der in n-Butanol rekristallisiert worden war, mit Pyromellitsäure-dianhydrid, das durch Rekristallisation von Essigsäureanhydrid erhalten worden war, gefolgt durch Reinigung mittels Sublimation in äquimolaren Mengen in N-Methylpyrrolidon, das durch Trocknen mit Phos-
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- 2ο -
phorsäureanhydrid erhalten worden war, gefolgt durch Reinigung mittels Destillation. Das erhaltene Poly(säureamid) wurde auf die gleichen Speicherelemente, wie sie in Beispiel 1 benutzt worden waren, durch Beschichten aufgebracht und erhitzt, und zwar während 2 Stunden mit 1oo C, während 1 Stunde mit 2oo°C und während 1 Stunde mit 35o°C, so daß sich eine Abschirmungsschicht von Polyimid ergab, die eine Dicke von 4o bis 5o μΐη hatte.
Nachfolgend wurde eine Metallkappe auf ein Keramikgehäuse bei etwa 38o°C unter Verwendung eines Au-Sn-Reihenabdichtungsmaterials zur Ausbildung eines Gehäuses aufgeschmolzen.
Die Fehlerrate der Fehler durch Fremdkörpereinwirkung betrug bei der erhaltenen Speichereinrichtung 25 Fitte.
Das oben erwähnte Polyimid enthielt Uran in einer Menge von weniger als o,o2 Teile pro Milliarde und Thorium in einer Menge von weniger als o,o5 Teile pro Milliarde.
Beispiel4
Es wurde eine Halbleiterspeichereinrichtung in der gleichen Weise hergestellt, wie im Beispiel 3 beschrieben, jedoch mit der Ausnahme, daß keine Reinigungsbehandlung durchgeführt wurde. Das Harzmaterial (Polyimid) enthielt Uran in einer Menge von o,o7 Teile pro Milliarde und Thorium in einer Menge von o,13 Teile pro Milliarde.
Die Fehlerrate der Fehler durch Fremdkörpereinwirkung betrug bei der erhaltenen Speichereinrichtung 1oo Fitte.
Andererseits betrug die Fehlerrate der Fehler durch Fremdkörpereinwirkung bei einer Speichereinrichtung, die nur
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mittels eines keramischen Gehäuses ohne Beschichtung mit Polyimid hergestellt worden war, 4,5 χ 1o Fitte.
Beispiel 5
Äthylacetacetataluminium-diisopropylat, das durch Destillation bei 165° bis 175°C unter 3 mm Hg gereinigt worden war, wurde in einer Menge von 1oo Teilen in 5oo Teilen Isopropanol aufgelöst, mit 1o Teilen Wasser gemischt und 1 Tag stehengelassen. Dann wurde die Mischung an Luft während 1 Stunde mit 15o°C, während 1 Stunde mit 2oo°C, während 1 Stunde mit 3oo C, während 1 Stunde mit 4oo°C, während 1 Stunde mit 5oo°C, während 1 Stunde mit 6oo C und während 1 Stunde mit 7oo°C zum Zwecke der Oxidation erhitzt, nachfolgend wurde sie in einem Achatmörser sacht zerrieben, so daß feines Pulver erhalten wurde. Das feine Pulver wurde mit dem gleichen hochreinen Poly(säureamid)-Firnis, wie er in Beispiel 3 hergestellt worden war, gemischt, so daß eine Harzzusammensetzung erhalten wurde.
Das Mischungsverhältnis des erhaltenen Polyimids mit dem feinen Pulver betrug gewichtsmäßig 4o : 6o. Die Harzzusammensetzung wurde durch Beschichten auf die gleichen Speicherelemente aufgebracht, wie sie in Beispiel 1 verwendet worden waren, und zwar so, daß sich eine Abschirmungsschicht ergab, die eine Dicke von 4o bis 5o μπι hatte. Es wurde eine Halbleiterspeichereinrichtung hergestellt, indem ein Keramikgehäuse und ein niedrigschmelzendes Glas als Schmelzmaterial verwendet wurden, und diese Anordnung wurde einer Abdichtungsbehandlung bei etwa 45o°C unterworfen.
Die Harzzusammensetzung enthielt Uran in einer Menge von weniger als o,o7 Teile pro Milliarde und Thorium in einer Menge von weniger als o,o5 Teile pro Milliarde.
Die Fehlerrate der Fehler durch Fremdkörpereinwirkung betrug
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bei der erhaltenen Speichereinrichtung 4o Fitte. Experiment 1
Es wurde eine Harzzusammensetzung hergestellt durch Vermischen eines Silicium enthaltenden α,ω-Dihydroxypolydimethylsiloxans, hergestellt durch Hydrolyse von Dimethyldichlorsilan, gereinigt durch Destillation, und Äthylsilikat, gereinigt durch Destillation, als Vernetzungsmittel mit feingepulvertem Siliciumdioxid in einem Gewichtsverhältnis von 6o/4o, gefolgt durch Hinzufügen von o,2 Gew.-% von Dibutylzinnlaurat. Die Harzzusamraensetzung wurde auf die gleichen Speicherelemente, wie sie in Beispiel 1 verwendet worden waren, in einer Dicke von 5o bis 6o μπι durch Beschichtung aufgebracht, sie wurde eine Weile stehengelassen, und sie wurde bei einer Temperatur, die höher als 15o°C war, gehärtet, so daß sie eine Abschirmungsschicht ergab. Es wurde eine Speichereinrichtung durch Verkapseln der erhaltenen Speicherelemente mit einem Epoxyharz-Formpreßmaterial, das etwa 7o Gew.-% Silicium-Glas-Pulver enthielt, hergestellt.
Die Fehlerrate der Fehler durch Fremdkörpereinwirkung betrug bei der erhaltenen Speichereinrichtung 9,5 χ 1o Fitte.
Die Abschirmungsschicht enthielt Uran und Thorium in Mengen von 1,5 Teile pro Milliarde insgesamt.
Beispiel 6
Es wurde eine Harzzusammensetzung in der gleichen Weise, wie im Experiment 1 beschrieben, hergestellt, mit Ausnahme der Tatsache, daß Siliciumdioxidpulver, die synthetisch aus durch Destillation gereinigtem Äthylsilikat hergestellt worden waren, wie sie in Beispiel 1 verwendet worden sind, anstelle des feingepulverten Siliciumdioxids verwendet wurden. Es wurde eine Speichereinrichtung in der gleichen Wei-
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se hergestellt, wie im Experiment 1 beschrieben, indem die oben erwähnte Harzzusammensetzung und das Epoxyharzgehäuse (wie die Epoxyharzverkapselung auch bezeichnet werden kann) verwendet wurden.
5
Die Fehlerrate der Fehler durch Fremdkörpereinwirkung betrug bei der erhaltenen Speichereinrichtung 4o Fitte.
Die oben erwähnte Harzzusammensetzung enthielt Uran in einer Menge von o,o5 Teile pro Milliarde und Thorium in einer Menge von weniger als o,o5 Teile pro Milliarde.
Beispiel 7
Polydimethylsiloxan, das durch die Formel ^TCH3)-Sio/ wiedergegeben wird, worin η hauptsächlich 3 bis 6 ist, wurde durch Destillation bei 17o° bis 25o°C gereinigt und in einer Sauerstoffatmosphäre oxidiert, so daß ein feines Pulver erhalten wurde, welches SiO „ als Hauptanteil enthielt.
Es wurde eine Harzzusammensetzung zur Ausbildung einer Abschirmungsschicht gebildet, indem 15 Teile des erwähnten feinen Pulvers zu I00 Teilen von Poly(säureamid)-Firnis hinzugefügt wurden, der aus dem durch Rekristallisation gereinigten Monomer (PIQ, ein Warenzeichen der Hitachi Chemical Co., Ltd., nichtflüchtiger Gehalt 1o %, ein durch Destillation gereinigtes Lösungsmittel N-Methy1-2-pyrrolidon) synthetisiert worden war. Dieser Firnis wurde durch Beschichtung auf Halbleiterspeicherelemente vom bipolaren Typ aufgebracht, die eine Kapazität von 1 K-Bit hatten, und während 2 Stunden mit 1oo°C, während 1 Stunde mit 2oo°C und während 1 Stunde mit 35o°C erhitzt, so daß er eine Abschirmungsschicht ergab, die aus Polyimid-sioindrochinazolindion bestand und eine Dicke von 75 bis 9o μπι hatte. Die Speicherelemente wurden zur Ausbildung einer Speichereinrichtung mit einem Keramikgehäuse verkapselt.
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Die Fehlerrate der Fehler durch Fremdkörpereinwirkung betrug bei der erhaltenen Speichereinrichtung 15 Fitte.
Der vorstehend genannte Firnis enthielt Uran in einer Menge von weniger als o,o2 Teile pro Milliarde und Thorium in einer Menge von weniger als o,o5 Teile pro Milliarde.
Experiment 2
Es wurde eine Speichereinrichtung in der gleichen Weise wie in Beispiel 7 beschrieben, hergestellt, jedoch mit Ausnahme der Tatsache, daß als Harzzusammensetzung zur Ausbildung einer Abschirmungsschicht eine solche verwendet wurde, die durch Mischen von 15 Teilen feiner Pulver aus kommerziell erhältlichem Siliciumdioxid-Glas und 1oo Teilen des gleichen PIQ-Firnisses, wie er in Beispiel 7 verwendet worden war, hergestellt wurde.
Die Fehlerrate der Fehler durch Fremdkörpereinwirkung betrug bei. der erhaltenen Speichereinrichtung 35oo Fitte.
Die vorstehend erwähnte Harzzusammensetzung enthielt Uran in einer Menge von 15 Teilen pro Milliarde.
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Claims (1)

  1. SCHIFF V. FUNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK
    MARIAHILFPLATZ 2*3, MUNCHrN 9O POSTADRESSE: POSTFACH D5O16O. D-8(1OO MÜNCHEN 85
    HITACHI, LTD.
    HITACHI CHEMICAL COMPANY, LTD.
    ALSO PROFESSIONAL «Ki'HESfNIATIVES I)FFOKE THE EUHOPEAN PATENT OPPICE
    Karl Liinwin schiff (loe,«-ti)/«)
    DIIH CHUM. OH. AlCXANDfH V. FONEfI
    OIPL. ING. PtTEH STHtEHL
    DIPL. CHEM. OR. URSULA SCHÜBEL-HOPF
    DIPL. ING. OIETER EBBINGHAUS
    DR. ING. OIETER FINCK
    TELEFON (OSS) 48 2OB*
    TELEX 6-235O5 AURO D
    TELEGRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN
    DEA-14825
    8. Januar 1981
    Halbleiterspeichereinrichtung und Verfahren zum Herstellen
    derselben
    Patentansprüche
    Halbleiterspeichereinrichtung, die Halbleiterspeicherelemente aufweist, welche einen solchen Integrationsgrad in Speicherschaltungen haben, daß Fehler durch Fremdkörpereinwirkung aufgrund des Einfalls von α-Strahlen hervorgerufen werden, die von einem Gehäusematerial herkommen, und ein Gehäuse, das die Speicherelemente aufnimmt bzw. verkapselt, dadurch gekennzeichnet , daß eine a-Strahlen-Abschirmungsschicht (6) , die aus einein Harzmaterial hergestellt ist, das eine Gesamtmenge an Uran und Thorium von 1 Teil p^o Milliarde oder weniger enthält, zwischen den Speicherelementen (1) und dem Gehäuse (5; 7a, 7b; 1o, 11a, 11b) eingefügt bzw. vorgesehen ist.
    1300AG/0538
    2. Halbleiterspeichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die cx-strahlen-Abschirmungsschicht (6) eine Dicke von wenigstens 3o μπι hat.
    3. Halbleiterspeichereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Speicherelemente (1) bipolare Halbleiterspeicherelemente sind, die eine Speicherkapazität von wenigstens 1 K-Bit haben.
    4. Halbleiterspeichereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Speicherelemente (1) MIS-Halbleiterspeicherelemente sind, die eine Speicherkapazität von wenigstens 16 K-Bit haben.
    5. Halbleiterspeichereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Speicherelemente (1) MIS-Halbleiterspeicherelemente sind, die eine Speicherkapazität von wenigstens 64 K-Bit haben.
    6. Halbleiterspeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Harzmaterial Uran und Thorium in Mengen von o,2 Teile pro Milliarde oder weniger insgesamt enthält.
    7. Halbleiterspeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Harzmaterial ein synthetisches Harz, ein natürliches Harz, ein synthetischer Gummi bzw. Kautschuk oder ein natürlicher Gummi bzw. Kautschuk ist.
    8. Halbleiterspeichereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das synthetische Harz ein Polyimid, ein Polyamid, Polybenzimidazol, ein Polyamid-imid, ein Polyimid-isoindrochinazolindion,
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    ein Epoxyharz, ein Phenolharz, ein Diallylphthalatharz, ein Fluorharz, ein Polyesterharz, ein Silikonharz oder ein Polysilikatharz ist.
    9. Halbleiterspeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Harzmaterial ein oder mehrere Füllmaterialien enthält.
    1o. Halbleiterspeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (5; 7a, 7b; 1o, 11a, 11b) ein gehärtetes hitzehärtbares Harz oder Keramik ist.
    11. Halbleiterspeichereinrichtung, die Halbleiterspeicherelemente aufweist, welche einen solchen Integrationsgrad in Speicherschaltungen haben, daß Fehler durch Fremdkörpereinwirkung aufgrund des Einfalls von a.-Strahlen hervorgerufen werden, die von einem Gehäusematerial herkommen, und ein Gehäuse, das die Speicherelemente aufnimmt bzw. verkapselt, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (7a, 7b; 1o, 11a, 11b) Keramik enthält bzw. umfaßt, und eine oo-strahlen-Abschirmungsschicht (6), die aus einem Polyimidharz hergestellt ist, das eine Gesamtmenge von o,2 Teile pro Milliarde oder weniger an Uran und Thorium enthält sowie eine Dicke von wenigstens 3o μπι hat und die zwischen den Speicherelementen (1) und dem Gehäuse (7a, 7b; 1o, 11a, 11b) eingefügt bzw. vorgesehen ist.
    12. Halbleiterspeichereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Speicherelemente (1) MIS-Halbleiterspeicherelemente sind, die eine Speicherkapazität von wenigstens 16 K-Bit haben.
    130048/0538
    13. Halbleiterspeichereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Speicherelemente MIS-Halbleiterspeicherelemente sind, die eine Speicherkapazität von wenigstens 64 K-Bit haben.
    14. Halbleiterspeichereinrichtung, die Halbleiterspeicherelemente aufweist, welche einen solchen Integrationsgrad in Speicherschaltungen haben, daß Fehler durch Fremdkörpereinwirkung aufgrund des Einfalls von Oc-Strahlen hervorgerufen werden, die von einem Gehäusematerial herkommen, und ein Gehäuse, das die Speicherelemente aufnimmt bzw. verkapselt, dadurch gekennzeichnet , daß eine a-Strahlen-Abschirmungsschicht (6), die aus einem Harzmaterial hergestellt ist, das eine Gesamtmenge von 1 Teil pro Milliarde oder weniger an Uran und Thorium enthält, auf den Speicherelementen (1) ausgebildet ist, und daß das Gehäuse (5) aus dem gleichen Material hergestellt ist, welches als das Harzmaterial verwendet worden ist.
    15. Halbleiterspeichereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß das Harzmaterial ein hitzehärtbares Harz ist.
    16. Halbleiterspeichereinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß das hitzehärtbare Harz ein oder mehrere Füllmaterialien enthält.
    17. Halbleiterspeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Speicherelemente (1) bipolare Halbleiterspeicherelemente sind, die eine Speicherkapazität von wenigstens 1 K-Bit haben.
    130048/0538
    18. Halbleiterspeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Speicherelemente (1) MIS-Halbleiterspeicherelemente sind, die eine Speicherkapazität von wenigstens 16 K-Bit haben.
    19. Halbleiterspeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Speicherelemente (1) MIS-Halbleiterspeicherelemente sind, die eine Speicherkapazität von wenigstens 64 K-Bit haben.
    20. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterspeichereinrichtung durch Ausbilden eines Gehäuses unter Verwendung eines Gehäusematerials um die Halbleiterspeicherelemente herum, welche einen solchen Integrationsgrad in Speicherschaltungen haben, daß Fehler durch Fremdkörpereinwirkung aufgrund des Einfalls von oc-Strahlen hervorgerufen werden, die von dem Gehäusematerial herkommen, dadurch gekennzeichnet , daß es das Ausbilden einer oc-Strahlen-Abschirmungsschicht (6) unter Verwendung eines Harzmaterials, welches ein oder mehrere hochreine Füllmaterxalien enthält, die von einer oder mehreren organometallischen Verbindungen mittels Verfahrensschritten hergestellt worden sind, welche Reinigung und Oxidation umfassen, wobei das Harzmaterial zusammen mit den Füllmaterialien eine Gesamtmenge von 1 Teil pro Milliarde oder weniger an Uran und Thorium enthält, zwischen den Speicherelementen (1) und dem Gehäuse (5; 7a, 7b; 1o, 11a, 11b) umfaßt.
    21. Verfahren nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet , daß die ot-strahlen-Abschirmungsschicht (6) eine Dicke von wenigstens 3o μπι hat.
    130048/0538
    22. Verfahren nach Anspruch 2o oder 21, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (5; 7a, 7b; 1ο, 11a, 11b) ein gehärtetes hitzehärtbares Harz oder Keramik ist.
    23. Verfahren nach Anspruch 2o, 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet , daß das Harzmaterial ein synthetisches Harz, ein natürliches Harz, ein synthetischer Gummi bzw. Kautschuk oder ein natürlicher Gummi bzw.
    Kautschuk ist.
    24. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterspeichereinrichtung durch Ausbilden eines Gehäuses unter Verwendung eines Gehäusematerials um Halbleiterspeicherelemente herum, welche einen solchen Integrationsgrad in Speicherschaltungen haben, daß Fehlder durch Fremdkörpereinwirkung aufgrund des Einfalls von 06-Strahlen hervorgerufen werden, die von dem Gehäusematerial herkommen, dadurch gekennzeichnet , daß es das Ausbilden einer oc-Strahlen-Abschirmungsschicht (6) unter Verwendung eines Harzmaterials, welches ein oder mehrere hochreine Füllmaterialien enthält, die aus einer oder mehreren organometallischen Verbindungen durch Verfahrensschritte hergestellt worden sind, welche Reinigung und Oxidation umfassen, wobei das Harzmaterial zusammen mit den Füllmaterialien eine Gesamtmenge von 1 Teil pro Milliarde oder weniger an Uran und Thorium enthält, zwischen den Speicherelementen (1) und dem Gehäuse (5) umfaßt, und daß als Gehäuse- bzw. Verkapselungsmaterial die gleichen Materialien wie das vorerwähnte Harzmaterial und die vorerwähnten Füllmaterialien verwendet werden.
    25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch g e k e η η -
    zeichnet, daß die α-Strahlen-Abschirmungsschicht
    130048/0538
    mittels eines Formpreßverfahrens ausgebildet wird.
    26. Verfahren nach einem der Ansprüche 2o bis 25/ dadurch gekennzeichnet , daß das Harzmaterial ein hitzehärtbares Harz ist.
    130048/0538
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