JPS581920Y2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は消去可能な半導体記憶装置に関し、更に詳しく
は、メモリーセル表面区域上に紫外線緩衝層を設けた半
導体記憶装置に関するものである。

消去可能な半導体記憶装置として、アバランシュ注入型
の半導体記憶装置があり、広く用いられている。

この半導体記憶装置は、半導体基板上に絶縁膜を介して
フローティングゲートとコントロールゲートを重畳して
形成した電界効果トランジスタ構造をもち、情報記憶の
ため半導体基板中のＰＮ接合をアバランシュ破壊させて
、そのホットエレクトロンをフローティングゲートに注
入させることにより、表面コンダクタンスを変化させる
もので、情報の消去には紫外線を用いて、フローティン
グゲート中に励起したエレクトロンを消失させるもので
ある。

第１図はこの種のアバランシュ注入型半導体記憶装置の
メモリーセルの断面を示し、図中、１はＰ型シリコン半
導体基板、２と３はソース又はドレインとして働くＮ型
半導体領域、４はＰ＋拡散層、５は多結晶シリコンから
なるフローティングゲート、６は多結晶シリコンからな
るコントロールゲート、７は両ゲート５と６を絶縁して
いる二酸化シリコンの絶縁膜である。

図示の如く、Ｎ型半導体領域２と３はフローティングゲ
ート端にまで延びるＮ生型の浅い突出し領域を含んでお
り、フローティングゲート５はコントロールゲート６に
より完全に覆われている。

８は表面を覆う燐シリケートガラスの表面絶縁膜である
。

今、フローティングゲート５に励起されたエレクトロン
を消去する場合について考えると、半導体記憶装置のパ
ッケージの紫外線透過窓を透過してきた紫外線は、コン
トロールゲート７を透過してフローティングゲート５に
至るものと考えられる。

しかしながら、詳細に検討した所、それ以外に、半導体
基板１の表面で反射して、コントロールゲート６下の絶
縁膜７を通過してフローティングゲート５に至る紫外線
が主に作用していることを認めた。

即ち、コントロールゲート６は極く薄い多結晶シリコン
であるが、表面絶縁膜である燐シリケートガラスに比べ
て紫外線の透過率は相当に低いことから、上記の如く、
半導体基板表面での反射紫外線が実効的に作用している
ものである。

このようにして、第１図に示した半導体記憶装置の消去
のためには、通常用いている消去用紫外線源に対し、１
〜２時間継続して露光する必要がある。

しかしながら、一方において記憶情報は太陽光線又は室
内光源の照射で影響されることは絶対に避けるべき問題
であるから、消去のしにくさは記憶情報の保持の観点か
らみれば好ましいことである。

ところが、記憶装置の小形化、高密度のため第１図の構
造とは異なる第２図の構造の半導体記憶装置が開発され
るに至った。

この半導体記憶装置の製造方法は公開特許公報特開１昭
５２−５９５８５に示されている。

第２図にて第１図と同一番号で示されるものは、第１図
と同様のものを示すものとする。

第２図のセルは図示の如く、絶縁膜７、フローティング
ゲート５、コントロールゲート６は同一幅で積層されて
おり、第１図の如くコントロールゲート６がフローティ
ングゲート５を完全に覆う構造でないことから、セル面
積が小型化され、全体としても小形化されるものである
。

従って、第１図示の消去可能半導体記憶装置より高密度
のメモリーが実現した。

このメモリーの消去時間は第１図示のメモリーに用いた
紫外線光源に対し、５〜２０分であり、表面絶縁膜８を
透過した紫外線は直接的にフローティングゲート５に照
射することから、消去が第１図のメモリーに比して極め
て容易になっているものである。

しかしながら、かかる消去の容易さにより、昼光、室内
灯による照射の影響を受けやすく、メモリーの運搬中、
取扱い中もしくは使用期間中に記憶情報が消失してしま
う事故が発生することを認めた。

従来においては、パッケージの紫外線透過窓に、紫外線
を遮蔽する粘着性テープを貼付し、紫外線消去時にこの
テープをはがし、消去後にテープを再び貼付けることが
提案されているが、テープの貼付作業は繁雑となり、粘
着テープの使用回数にも制限があり、新しい粘着テープ
を用意する必要がある。

又、パッケージの紫外線透過窓を囲むように、遮光性の
カバーをパッケージ本体に着脱可能に取付けることも提
案されているが、消去時にこのカバーを取外し、再び装
着しなければならず、カバーの使用によって、パッケー
ジ外形が犬となり、プリント板等への実装に際して、余
分の空間を確保しておかなければならない。

更に、記憶情報の消去にあたっては、当該記憶装置パッ
ケージをプリント板等の搭載ボードから取外してから、
専用の紫外線消去器に設置する作業が必要であり、この
ため、パッケージの外部リードも電気的接触性を保つた
め金−錫めっきの外被を覆したものとする必要がある。

本考案は、かかる粘着テープ、遮光性カバーの着脱を行
なうことなく紫外線消去を容易に達成できる構造の半導
体記憶装置を提供せんとするものである。

本考案の他の目的は、常時は外光を反射し、電圧の印加
によって、紫外線入射を可能とする窓を備えた半導体記
憶装置を提供するものである。

本考案の他の目的は、記憶情報の消去にあたって、半導
体記憶装置パッケージを回路ボードから取外しすること
なく、従って、高価なめっき金属の外被を必要としない
半導体記憶装置を提供するものである。

以上の目的を達成するため、本考案では、透明電極を一
面に備えた透光性基材間に、電圧の印加により配向する
光反射性粒子を分散させた誘電性媒体を封入した遮光窓
を、紫外線消去可能半導体チップを固着したパッケージ
の該半導体チップ上に配置し、且つ、前記透明電極に導
電接続し、前記光反射性粒子を配向する前記電圧を印加
するリードを前記パッケージに備えたことを特徴とする
半導体記憶装置とするものである。

以下本考案を図面に基いて詳細に説明する。

第３図は本考案になる半導体記憶装置の断面図で、多層
セラミックパッケージ１０の上面に設けられたくぼみに
は、第１図及び第２図に示される構造の紫外線消去可能
半導体チップ１１が固着され、チップ１１上の電極と、
外部リード（第４図に示す）に接続されているメタライ
ズ配線１２とは、ワイヤ１３を介して各々接続される。

このメタライズ配線１２はアルミナセラミックパッケー
ジ１０内に各々絶縁されて介在されており、パッケージ
の側壁に付着されるメタライズ層と導電接続されるもの
である。

本考案の例では、パッケージ１０内には、同じく第２レ
ベルのメタライズ配線１４が介在されており、それは、
パッケージの側壁に設けたメタライズ層１５と導電接続
されており、外部リード１６に至っている。

一方の外部リード１７は、同じくメタライズ層１８と接
着されており、メタライズ層１８はパッケージ１０の上
面にも延びている。

パッケージ１０の上面には、図示の如く、三つのステッ
プがあるが、これは各セラミックグリーンシートを積層
して、焼成して形成されているものであり、多層セラミ
ックパッケージの製法は良く知られている。

第１のステップ１９は、ワイヤ１３の取付作業即ちワイ
ヤボンディングを容易とするものであり、チップ１１の
上平面とほぼ同じ高さ位置が得られるようにしである。

第２のステップ２０は、そのレベルに第２レベルのメタ
ライズ配線１４を設けられるようにしたものであり、第
３のステップ２１は、次に説明する遮光窓２２を取付け
られるようにしたものである。

遮光窓２２は、電圧の印加によって実質的に透明となる
構造のもので、一対の紫外線を透過するガラス又はセラ
ミックの基材２３，２４の間に電圧の印加により配向す
る光反射性粒子２５を分散させた誘電性媒体２６を封入
したものである。

紫外線を透過するガラス材料は、鉄を含有しないで硼硅
酸ガラスで、米国コーニング社から９７４１なる番号が
付されて販売されているものである。

紫外線を透過するセラミックはサファイアが代表的であ
り、透光性アルミナ、石英も用い得る。

これらの基材２３，２４の一面には透明導電性膜２７，
２８が被着形成される。

透明導電性膜２７．２８はネサ膜と称されるものが、本
基材に適しているが、他の金属性導電膜も用い得る。

更に、これらの表面には、透明絶縁保護膜を被覆し、動
作電圧の印加時の漏洩を極力少なくするのがよい。

下側の基材２４の周囲にはメタライズ層２９が予め形成
されており、透明導電性膜２８と導電的に接続されてい
る。

スペーサ３０は、一対の基材２３，２４の間にあって、
媒体２６を封入している。

その厚さは通常１００μ〜５００μである。

誘電性媒体２６は如何なるものも使用可能であるが、寿
命の点を考慮し、シリコンオイル等の液状有機物が好適
である。

誘電性媒体２６中に分散する光反射性粒子２５は光反射
性で且つ電界の印加により配向し得るものである。

粒子２５が外部からの入射光特に紫外線を効果的に吸収
するためには、その半波長の外形をもつことが必要であ
る。

即ち約１５００人の大きさとする。

かかる粒子は異方性の針状粒子として知られている有機
又は無機の結晶からなる贅極子粒子であって、めっき等
の手段によりその表面に反射性金属薄膜を被覆するのが
よい。

かかる針状粒子はその大きさに制限を受けるが、ある程
度の光の拡散が許されるときは外形が数ミクロン以上の
板状粒子が使用できその表面には、同じく、めっき、蒸
着等の手段により、金属、半導体、等の光反射性皮膜を
施こす。

板状粒子自体を光反射性皮膜で形成してもよい。

粒子２５は媒体２６中にあって、常態においては、第３
図に示されるように配向しているのが望ましい。

このため粒子２５を含む媒体２６を封入する際、基材２
３と２４を互いに逆の方向にずらすようなせん断力を加
えて封止し、板状粒子２５を基材２３と２４に平行に配
向させる。

ブラウン運動をする針状粒子２５にあっては、かかる配
向は不可能で熱運動によってランダムな方向をとる。

いずれにしても、外部入射光３１は遮光窓２２に到来し
、反射性粒子２５によって全んど反射され、半導体チッ
プ１１が消去されるのを防止する。

第４図は、第３図に示した本考案の半導体記憶装置の上
面図で、表示のため、その寸法を第３図より縮少してい
る。

遮光窓２２は、装置上表面のほぼ中央部に位置しており
、その周囲から、メタライズ層１８が外部リード１７に
まで延びている。

第２レベルのメタライズ配線１４は、多層セラミックパ
ッケージ１０内にあって、外部リード１６に延びている
。

図示されていないがこれらに隣接している外部リードは
、メタライズ配線１２によって、半導体チップ１１上の
各電極と接続される。

このようにして、標準ピン配列のパッケージを用いて本
考案の半導体記憶装置が構成される。

この半導体記憶装置のメモリ情報の消去にあたっては、
外部リード１６と１７の間に、直流又は交流電圧を印加
し、反射性粒子２５を配向させる。

直流電圧としては、チップ１１への書き込みに用いる電
圧と同じ電圧を用いることができ、交流電圧としては、
商用電源であってもよい。

いま、直流電圧が、リード１６と１７に印加され、従っ
て、透明導電性膜２８と２７の間に印加されると、媒体
２６中には、板状粒子２５の配向がくずれ、針状粒子２
５にあっては、そのブラウン運動エネルギーを越える高
電界が与えられる結果、粒子２５は、第５図に示される
ように配向し、外部入射光３１の入射を可能とする。

こうして、チップ１１の消去を初めて達成できることに
なる。

本考案によれば、消去可能な半導体記憶装置の遮光窓と
して、透明電極を一面に備えた透光性基材間に、電圧の
印加により配向する光反射性粒子を分散させた誘電性媒
体を封入した遮光窓を用い該遮光窓を半導体記憶装置の
パッケージ内部に一体化し、上記電圧を印加するリード
を前記バッケ−ジに備えた構造としたもので、消去に使
用する電圧源即ち、記憶装置の動作電圧又は外部交流電
源からの電圧の印加によって、遮光窓を透明として、紫
外線の入射を可能となし得るもので、この電圧の印加を
行わない状態では、外部入射光は遮光窓はこれを反射さ
せるから、記憶情報の不慮の消去は避けることができる
。

又、前記遮光窓の透明化のための電圧印加には、使用す
る電源からの電圧の印加を単にパッケージに備えたリー
ドに与えるのみでよいから、パッケージを回路ボードに
搭載したままで、これが達成でき、従来におけるように
紫外線を遮蔽するに用いた粘着性テープ、遮光性カバー
の取り外しが不要であり、消去作業後これを再び装着す
るなどの繁雑さがない。

又、本考案の遮光窓は、パッケージに設けたくぼみに合
体して装着できるから、パッケージ外形が犬となること
もなく、従来の遮光カバーを設けるが如きパッケージ寸
法の不要な増大を避けることができる。

本考案の最も有利な点は、記憶情報の消去にあたって当
該半導体記憶装置のパッケージを回路ボードに搭載した
ままで、消去を達成できることであり、回路ボード上で
該当する半導体記憶装置への配向電圧の供給を制御すれ
ば一個又は全ての半導体記憶装置の消去ができるので、
従来必要であったパッケージの取外し作業が不要となる
結果、消去作業の著しい簡略化がはかれるものである。

更に、消去にあたってパッケージの取外しが不要である
から、外部リードは安価な鉛−錫はんだめっきの外被を
施せば十分であり、回路ボードに半田付による固着が可
能であり、電気的接触の問題は全くなくなる等の利点が
あり、半導体記憶装置に適用して効果がある。

尚、電界で配向される粒子を分散した誘電性液体を具備
する光制御装置自体は特公昭４５−１２７１８号公報に
示されていて公知であったが、本考案においては、消去
可能な半導体記憶装置の遮光窓として、該パッケージと
一体化することによって、従来不可欠であった紫外線防
止用の粘着テープ、遮光性カバーの着脱を全く不要とし
、紫外線消去の要する際には通常電圧源の使用によって
該遮光窓を透明化できて消去を達成できるので、実用上
の効果は多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のアバランシュ注入型半導体記憶装置の断
面図、第２図は高密度型の従来の半導体記憶装置の断面
図、第３図は本考案による半導体記憶装置の断面図、第
４図は第３図の本考案による装置の上面図、第５図は第
３図の装置の部分拡大図を示す断面図である。 図中、１０はパッケージ、１１は半導体チップ、２３と
２４は透光性基材、２５は光反射性粒子、２６は誘電性
媒体である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 透明電極を一面に備えた透光性基材間に、電圧の印加に
   より配向する光反射性粒子を分散させた誘電体媒体を封
   入した遮光窓を、紫外線消去可能半導体チップを固着し
   たパッケージの該半導体チップ上に配置し、且つ前記透
   明電極に導電接続し前記光反射性粒子を配向する前記電
   圧を印加するリードを前記パッケージに備えたことを特
   徴とする半導体記憶装置。