JPH02106942A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH02106942A JP63261820A JP26182088A JPH02106942A JP H02106942 A JPH02106942 A JP H02106942A JP 63261820 A JP63261820 A JP 63261820A JP 26182088 A JP26182088 A JP 26182088A JP H02106942 A JPH02106942 A JP H02106942A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に半導体素
子の電極パッドと外部導出線とを金属導線で結合した後
に、上記半導体素子表面に保護膜を形成する半導体装置
の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
一般に、半導体装置は外部からの熱的、化学的および物
理的な影響を受けて、半導体素子の電気的特性の変動等
信頼性上の問題を生じている。特に、樹脂封止型半導体
装置における半導体素子(チップ)の電極パッドと金属
導線(ポンディングワイヤ)との接続部での電極パッド
の腐食が法則な問題を引き起こしている。そのため、半
導体素子の電極パッドと外部導出線(リード)とを金属
導線で結合(ボンディング)した後に、上記半導体素子
表面に400℃以下の低温で絶縁膜を形成し、半導体素
子表面を被覆・保護することを発明者は別に出願した特
許願(例えば、特願昭62−167264.特願昭62
−242113)で提案した。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した絶縁膜による被覆保護技術は半導体素子表面が
清浄であって初めて腐食効果をあげることが可能となる
。しかし、実際には半導体装置を製造する際に、半導体
素子表面には種々の不純物が付着する可能性がある。例
えば、半導体素子を製造する拡散工程においては、ドラ
イエツチング等に際して、半導体素子上に形成された電
極Auパッド上に不純物(とくに、フッ素)が残留する
ことがある(例えば、日経マイクロデバイス1986年
1月号、96頁)。あるいは、半導体素子をパッケージ
ングする組立工程においても、様々な不純物による汚染
のあることが報告されている(月間Sewicondu
ctor World  1987年9月263〜69
頁)。そのため、従来の絶縁膜の被覆保護技術は安定し
た防食作用が再現されないという欠点があった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子の電極パ
ッドと外部導出線とが金属導線により接続された半導体
素子表面を絶縁膜で被覆保護する半導体装置の製造にお
いて、上記絶縁膜の被覆前に半導体素子表面を洗浄する
工程を有している。
そして、この洗浄工程としては具体的には、不活性気体
放電により半導体素子表面をスパッタエツチングする方
法、または0.ガス雰囲気において半導体素子表面を晒
す方法等がある。
本発明は、清浄な半導体素子表面を形成した後に絶縁膜
を形成することによって耐湿性の高い半導体装置を再現
性よく製造できる。
〔実施例〕
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は、本発明の第1の実施例に使用したアルゴンス
パッタリング装置の概略図である。101は反応炉、1
02は試料、103は下部電極である。下部電極103
は、ブロッキングコンデンサー104を介して高周波電
源105に接続されている。106は上部電極、107
はアルゴンガス導入管、108は真空排気管である。
スパッタリング装置の反応炉101の中の下部電極10
3上に試料102を設置し、アルゴンガスを放電させる
ことにより、試料102表面はアルゴンイオンによりス
パッタリングされる。例えば、Arガス圧力を8mTo
rrに保ち、300Wの高周波を印加して形成した放電
アルゴン中に、アルミニウム薄膜を成長した試料を設置
した場合、アルミニウム薄膜は約100人/ m i 
nの速さでエツチングされる。その結果、清浄なアルミ
ニウム表面を1〜2分で得ることが可能である。
第2図(a)〜(d)に本発明の第1の実施例の主な工
程を示す。第2図(a)は第1図の反応炉101に入れ
るべき試料102の断面図であり、リードフレーム20
2上に半導体素子(チップ)203がマウントされ、金
線205によりポンディングされている様子を示す。2
01,202はリードフレームであり、201はその外
部導出線(リード)となる部分、202は半導体素子を
マウントする部分である。203は半導体素子(チップ
)であり、204は半導体素子203上に形成されたア
ルミニウム電極パッド、205は保護膜である。また、
206は電極204および外部導出線201を接続する
金線(ポンディングワイヤ)である。
第2図(b)は、第1図の反応炉101に第2図(a)
に示した試料を入れアルゴンにより表面がスパッタエツ
チングされている状態を示す。図において207は放電
アルゴンを示す。例えば、圧力0.8mTorrのアル
ゴンを300Wの高周波電圧を印加して形成した放電ア
ルゴンに1分間晒すことにより、電極パッド204.保
護膜205.および金線206等の表面を清浄化するこ
とができる。
第2図(c)は、成長温度200〜250℃で化学気相
成長(CVD)により絶縁膜208を半導体素子203
に被覆した様子を示す。絶縁膜208としては、シリコ
ン酸化膜(Sin2)、シリコン窒化膜(SiN)、シ
リコン酸化窒化膜(SiON)が適当である。
最後に、第2図(d)に樹脂封止を行い、リードフレー
ム201を切断・整形し、製品として完成した半導体装
置を示す。ここで、209は封入樹脂である。
一般に、樹脂封止型半導体装置の耐湿不良モードは、半
導体素子203上に形成された金属電極(パッド)20
4の腐食であり、この腐食はイオン性不純物と水分の存
在により著しく加速される。
上記第2図(a)〜(d)に示したように、本発明の半
導体装置の製造方法によれば半導体素子203表面およ
び電極パッド204表面は放電アルゴンにてスパッタエ
ツチングされ清浄な表面が形成され、次いで絶縁膜20
8に被覆・保護されている。
電極パッド204表面は、絶縁膜208で覆われている
ので封入樹脂207とは直接接することなく、常に清浄
である。この結果、耐湿性を飛躍的に向上させた半導体
装置を製造することが可能となる。
以上の説明からも明らかなように、第2図(b)で示し
た半導体素子203表面の洗浄工程は重要である。その
理由は、半導体素子203表面にイオン性不純物が付着
していたならば、絶縁膜208で半導体素子203表面
および電極パッド204表面を被覆・保護して外部から
の不純物の侵入を防止しても、半導体素子203表面に
付着したイオン性不純物によって電極パッド204の腐
食が進行してしまうためである。
通常、電極204表面は、電極パッド204部を含む金
属配線、および電極パッド上の保護膜のドライエツチン
グによるエツチングガスからの不純物汚染が認められて
いる。多くの場合、電極パッド204表面はフッ素炭素
等がオージェ電子分光法により検出されるが、本実施例
のアルゴンスバッタエッチング工程を用いることにより
、これらは全く検出されることが確められた。
第3図は本発明の第2の実施例に使用したオゾン洗浄装
置の概略図を示す。301は反応炉、302は試料10
2を設置するサセプター 303は試料102を加熱す
るヒータ、304はオゾン導入管、305は排気管であ
る。また、306は酸素ガス供給管、307はオゾン発
生器であり、酸素ガス供給管306から導入された酸素
(02)はオゾン(Ol)に変換され、オゾン導入管3
04に送られる。308は反応を促進するための紫外光
を照射する低圧水銀ランプである。
このようなオゾン洗浄装置の反応炉301の中に、ヒー
タ303により200℃以下に加熱した試料102を置
き、濃度200g/Nmのオゾン(Ol)を導入するこ
とにより試料表面の不純物をオゾンとの反応により取除
くことができる。このとき、紫外光を照射することによ
り、試料102表面のオゾン(O5)との反応は促進さ
れ洗浄の効果は向上する。
第2図に示した半導体装置の製造方法において、第2図
(b)の洗浄工程を上述のオゾン洗浄装置を用いた洗浄
により行い、耐湿性を向上させた半導体装置の製造が可
能である。
第4図に、本発明により製造した半導体装置について耐
湿性実験を行った結果を示す。試料としては、(1)ポ
ンディング後に絶縁膜の被覆をせず樹脂封止した従来の
半導体装置、(2)ポンディング後に洗浄せず5in2
膜を被覆し樹脂封止した半導体装置、 (3)ポンディ
ング後にアルゴンスパッタエツチングによる洗浄を行い
、次いで絶縁膜(SiO2)を被覆し樹脂封止を行った
本発明の第1の実施例による半導体装置、(4)ポンデ
ィング後にオゾンによる洗浄を行い、次いで絶縁膜(S
iO□)を被覆し樹脂封止を行った本発明の第2の実施
例による半導体装置の4種類各々100個について調べ
た。
耐湿性試験は、240℃のハンダに試料を浸漬した後、
150℃2気圧の水蒸気釜に試料を入り不良数を調べる
RCT (プレッシャー・クツカー・テスト)を行った
ポンディング後に絶縁膜(SiO2)被覆を行わない従
来の半導体装置に対して、ポンディング後に半導体素子
表面を洗浄し絶縁膜(SiO2)の被覆を行った本発明
による半導体装置が耐湿性において優れていることが示
される。
上記耐湿性試験は再現性を確認するために製造時期の異
なる半導体装置を用いて繰返し行われた。
洗浄工程を行わずにポンディング後絶縁膜(SiO2)
の形成を行った半導体装置は耐湿性試験の結果にははっ
きりとした再現性がない(第4図の斜線範囲)。これに
対し、本発明による半導体装置の結果は再現性がよい。
この事実は、半導体装置の製造工程(拡散工程および組
立工程)において半導体素子表面に付着する不純物の量
がばらつきがあることを示している。そして、本発明に
よる洗浄工程でこれら不純物が除去できることを示して
いる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、半導体素子の電極パッド
と外部導出線とが金属導線で接続され、かつ少なくとも
電極パッド部分が絶縁膜により被覆された半導体装置の
製造において、前記絶縁膜による被覆工程前に半導体素
子表面を洗浄する工程を設けることによって、耐湿性の
向上した半導体装置を再現性よく実現することができる
また、上記実施例においては、本発明による洗浄工程を
ポンディング工程後に行ったが、これに限定されるもの
ではない。例えば、清浄な組立ラインにより組立工程を
行った場合、本発明による洗浄工程は絶縁膜による被覆
工程前であれば組立工程の任意の場所で行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例において用いられるアル
ゴンスパッタリング装置の断面図、第2図(a)〜(d
)は本発明の第1および第2の実施例の主な工程を説明
するための断面図、第3図は第2の実施例において用い
られるオゾン洗浄装置の断面図、第4図は本発明の効果
を示すための信頼性試験の結果を示す図である。 101・・・・・・反応炉、102・・・・・・試料、
103・・・・・下部電極、104・・・・・・ブロッ
キングコンデンサ105・・・・・・高周波電源、10
6・・・・・・上部電極、107・・・・・・アルゴン
ガス導入管、108・・・・・・真空排気管、201・
・・・・・リードフレーム(リード部)、202・・・
・・・リードフレーム(グイバット部)、203・・・
・・・半導体素子(チップ)、204・・・・・・電極
パッド、205・・・・・・保護膜、206・・・・・
・金線、207・・・・・・アルゴン放電又はオゾン、
208・・・・・・絶縁膜。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体素子の電極パッドと外部導出線とが金属導
    線により接続され、少なくとも前記電極パッドが絶縁膜
    により被覆された半導体装置の製造方法において、前記
    絶縁膜による被覆工程前に少なくとも前記電極パッド表
    面を洗浄する工程を有することを特徴とする半導体装置
    の製造方法
  2. (2)前記電極パッド表面の洗浄工程が不活性ガス放電
    雰囲気中に前記電極パッド表面を晒すことによるスパッ
    タエッチング工程である請求項1記載の半導体装置の製
    造方法
  3. (3)前記電極パッド表面の洗浄工程が、オゾンガス雰
    囲気中に前記半導体素子を放置する工程である請求項1
    記載の半導体装置の製造方法
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