JPH02168652A - 半導体装置 - Google Patents

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に関するものである。

〈従来の技術〉 半導体装置を外部から電気的、・機械的または化学的に
保護することを目的として、半導体素子の表面をポリイ
ミド系樹脂やシリコーン系樹脂にて被覆保護する方法は
一般的に知られている。

このように保護膜を形成することによって、半導体素子
をエポキシ樹脂などでモールドした際にモールド樹脂か
ら半導体素子への吸湿や不純物イオンの移行が防止でき
、またモールド樹脂から半導体素子表面への応力集中に
よるアルミニウム配線スライドやパッシベーションクラ
ックも防止できる。

また、近年の電子機器の薄型化や小型軽量化が進むにつ
れ、半導体装置にもパッケージ形態の軽薄短小化が要求
されている。特に、ＩＣカードなどは厚さ０．８　ｍｍ
以下にまで薄型化が進み、バーケ−ジとしてＴＡＢ　（
テープオートメイティッドボンディング）や、ＣＯＢ　
（チップオンボード）などの薄型半導体装置が増加する
傾向にある。

この中でも回路基板にチップを直付けするＣＯＢ、ＣＯ
Ｇ　（チップオンガラス）は、フレキシブル印刷配線基
板にチップを直付けできる理由で有望な薄型化実装方式
である。チップと基板の電気的接続は金ワイヤーでボン
ディングする方法が一般的あるが、チップ表面が露出し
、湿度、熱、異物付着などで故障が発生するために、通
常エポキシ樹脂やシリコーン樹脂で被覆し、半導体装置
を外部から電気的、機械的または化学的に保護する方法
が採用されている。

しかし、ポリイミド系樹脂やエポキシ樹脂は通常、１〜
３重量％程度の吸水率を有しており、またシリコーン系
樹脂も透湿性が高いという欠点を有しているので、半導
体装置に使用した場合に耐湿信頼性の点で最良な材料と
は云えないものである。

一方、耐湿信頼性を向上させるためにフッ素系樹脂の保
護膜を半導体素子の表面に形成した半導体装置が特開昭
５４−１４２０６７号公報、特開昭５５−１６６９４２
号公報および特開昭５６４２５６号公報にて提案されて
いる。

特開昭５４−１４２０６７号公報には半導体素子表面に
フッ素系樹脂層を加熱圧着によって形成し、そののちフ
ォトレジストしたポンディングパッド部に酸素プラズマ
を照射してエツチング開口処理を施した半導体装置が開
示されており、このようにして得られる半導体装置はフ
ッ素系樹脂の有する耐酸性・アルカリ性、耐湿耐水性に
よって腐食防止効果を有するものである。しかし、該公
報に、開示されているフッ素系樹脂はフッ化エチレン−
プロピレン共重合体であり、この共重合体は融点が２５
０〜２７０″Ｃと高温であるため、加熱処理しても表面
段差のある半導体素子表面に気泡を発生させずに保護膜
を完全に密着形成させることは困難である。

また、特開昭５５−１６６９４２号公報にはポリイミド
系樹脂の保護膜を有する半導体素子の表面の一部または
全部を、フッ素系樹脂にて被覆した半導体装置が開示さ
れている。ここで用いられるフッ素系樹脂は４フツ化エ
チレン樹脂、４フッ化エチレン−エチレン共重合体、４
フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテルな
どの水性ディスバージョンの状態にて用いられ、水分や
ストレスによるダメージから半導体素子を保護して信頼
性を向上させようとするものである。しかし、フッ素系
樹脂の水性ディスバージョンは懸濁粒子の比重が大きい
ために経時的に粒子の沈降現象が生じ、使用時に再分散
させる必要があり作業性に劣るものである。また、水性
ディスバージョンを用いているために乾燥が不充分であ
ると耐湿信頼性に劣る恐れがある。

一方、特開昭５６−４２５６号公報には耐湿性の良好な
フッ素系樹脂粉末をエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂
に分散させて得られるペースト状フェスを保護膜として
用いた半導体装置が開示されている。しかし、フッ素系
樹脂よりも耐湿性に劣るエポキシ系樹脂やポリイミド系
樹脂をバインダー樹脂として用いているために、フッ素
系樹脂単独で保護膜を形成した半導体装置に比べて耐湿
信頼性は充分なものではない。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記したように吸水率や透湿率が低いフッ素系樹脂を半
導体素子の保護膜として用いることによって、半導体装
置の耐湿信頼性を図ることができるが、未だ実用的に充
分な耐湿信頼性を有する半導体装置を得るには至ってい
ないのが実情である。

従って、本発明の目的は耐湿信頼性の点で優れた効果を
発揮する保護膜を設けてなる半導体装置を得ることにあ
る。

く課題を解決するための手段〉 本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結
果、特定のフッ素系樹脂からなるフェスを用いると、作
業性よく半導体素子に保護膜を形成することができ、得
られる半導体装置の耐湿信頼性も優れることを見い出し
本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は半導体素子の保護膜としてフッ素ゴムユ
ニットと結晶性フッ素樹脂ユニットからなるグラフト共
重合体を用いることを特徴とする半導体装置を提供する
ものである。

特に、保護膜を半導体素子表面および／またはダイパッ
ド裏面、半導体素子表面を含むその近傍に設けた半導体
装置として好適であり、樹脂封止型やテープキャリア型
、フリップチップ型、チップオンボード型、チップオン
ガラス型の半導体装置として利用できる。

本発明に用いるグラフト共重合体はフッ素ゴムユニット
と結晶性フッ素樹脂ユニットからなるものであり、例え
ばフッ化ビニリデン系の共重合フッ素ゴムユニットと、
ポリフッ化ビリニデン樹脂ユニットを有するグラフト共
重合体や該ユニット部分を含むブロック共重合体などが
使用できる。

また、ストレスによるダメージから半導体素子を保護す
るためには、引張弾性率が５０〜１４００ｋｇ　ｒ　／
ｃ＋ｆｌ　（２５°Ｃ）程度のものを用いることが好ま
しく、耐水性の面からは飽和吸水率が０．１重量％以下
のものを採用することが好ましい。

上記グラフト共重合体を保護膜として半導体素子に設け
るためには、通常、上記グラフト共重合体のベレットま
たはパウダーをジメチルホルムアミドやＮ−メチル−２
−ピロリドンなどの有機極性溶剤に溶解してワニスとし
て使用することが好ましい。また、メチルエチルケトン
やメタノールなどの低沸点有機溶剤を希釈溶剤または共
溶剤として上記共重合体が析出しない程度に用いること
ができる。

このようにして得られるグラフト共重合体のワニスを半
導体素子に塗布乾燥して、保護膜を形成し本発明品が得
られる。保護膜の形成方法としては、例えば以下の方法
が挙げられる。

上記のようにして得たグラフト共重合体ワニスを回路が
形成されたシリコンウェハ上にスピンコード法にて塗膜
化し、１００〜３００°Ｃ程度の温度にて溶剤を乾燥除
去して保護膜を形成する。この場合、溶剤を除去した後
グラフト共重合体の融点（１６５°Ｃ付近）以上で乾燥
することによってウェハに対する保護膜の密着性がさら
に向上して好ましい。次に、常法にて露光、現像して開
口部を設けたフォトレジスト膜をマスク材として用い、
酸素プラズマ法やＫｒＦエキシマレーザ−法、Ｘ線レー
ザー法にて保護被膜をエツチング開口処理することがで
きる。

また、回路が形成されたシリコンウェハを予め分割して
なる半導体素子ベレットをＡｕ−３ｔ共晶法、銀ペース
ト法あるいは半田付は法にてリードフレームに接合し、
Ａｕ線や、１１線で電気的接合を行なって得られるベレ
ット上に、本発明にて用いる前記グラフト共重合体をポ
ツティングにて塗布、加熱乾燥して保護膜を形成するこ
ともできる。

樹脂封止型ダイオードの作製には、具体的にはメサ型半
導体ベレートと銀メツキリード線とを半田付けにて接合
したダイオードのシリコンベレット上に、本発明にて用
いるグラフト共重合体ワニスを注射器等でボッティング
して、自動回転させながら加熱乾燥して保護膜を形成す
ることができる。また、ロールコートやデイツプ塗工、
刷毛塗りなどの塗工方法も採用することができる。この
保護膜形成ダイオードをエポキシ樹脂にて成形して樹脂
封止型ダイオードが得られる。

また樹脂封止型トランジスタの作製には、具体的には、
前記のように回路が形成されたシリコンウェハを予め分
割してなる半導体素子ベレットをＡｕ−３ｉ共品法ある
いは半田付は法にてリードフレームに接合し、ＡＩ！、
線で電気的接合を行なって得られるベレット上に、本発
明にて用いる前記グラフト共重合体をポツティングにて
塗布、加熱乾燥して保護膜を形成できる。

上記のようにして形成される保護膜は半導体素子の表面
およびその近傍部に設けたり、半導体素子表面および／
またはダイパッド裏面に設けることによって得られる半
導体装置の耐湿信頼性が向上する。

また、本発明の半導体装置はパッケージ樹脂にて封止す
る樹脂封止型や、プラスチックフィルムをキャリアに用
いたテープキャリア型、基板に半田バンブで接合してな
るフリップチップ型にて製造することもできる。

〈実施例〉 以下、図面により本発明を具体的に説明する。

第１図は本発明の半導体装置のうち樹脂封止型の半導体
装置の一実例を示す断面図である。

リードフレーム７のグイパッド上にシリコンチップ１が
金箔等で接合されており、該チップｌの表面にＳ＋Ｏ１
の絶縁膜２が約１０００人の厚みで形成されている。Ｓ
ｉＯ□の絶縁膜２の一部には外部電極取り出し用のアル
ミニウムからなるポンディングパッド部が形成され、回
路４゛と接続している。

このアルミニウム配線層にはＰＳＧ、　ＳｉＮ、Ｓｉｎ
ｇなどから形成されるパッシベーション膜３が約５００
〜２０００人の厚みで形成されており、このパッシベー
ション膜を被覆して本発明にて用いる前記グラフト共重
合体からなる保護膜６が形成される。

ポンディングパッド部には金線やアルミニウム線などの
接続線５で外部リードフレームと電気的に接続しており
、シリコンペレット全体を熱硬化性エポキシ樹脂８で封
止して半導体装置を形成している。

第１図の如き半導体装置を得るには、先ず前記グラフト
共重合体をジメチルホルムアミドの如き溶剤に溶解して
ワニスとし、回路が形成されたダイシング前のシリコン
ウェハ１上にスピンコード塗布して、例えば１２０°Ｃ
で１０分間、２００°Ｃで３０分間加熱乾燥して保護膜
６を形成する（第２図参照）。次に、シリコンウェハ上
に形成されたポンディングパッド部を開口処理するため
のエツチングマスクとしてフォトレジスト膜９を形成し
、酸素プラズマやＸｒＦエキシマレーザ−２Ｘ線レーザ
ーによるドライエツチングにて保護膜６に開口処理を行
ない、さらに、積み増し用金属を蒸着して電極４を形成
して第３図に示すようにパクニングされた半導体素子が
得られる。

次いで、フォトレジスト膜９をリンス除去、スクライブ
して半導体ペレットを形成する。このようにして得られ
る半導体ペレットを用いて第１図に示すような半導体装
置を作製する。

上記方法は樹脂封止型の半導体装置組み立て工程の前半
工程でワニスを使用する例であるが、本発明においては
これに何ら制限はな（、回路を形成したシリコンウェハ
をスクライブ後、金線またはアルミニウム線で電気的接
合を完了し、半導体素子の表面ならびにその近傍にワニ
スをボッティング塗布して保護膜を形成することもでき
る。なお、第４図は後半の工程にてワニスを使用した場
合の半導体装置の断面図である。

第５図はポリイミドフィルム等のプラスチックフィルム
１０に銅配線１１が形成された、所謂テープキャリア法
にて製造された半導体装置の一例を示す断面図である。

半導体素子１２は半田バンプ１３を介して銅配線と電気
的に接合され、半導体素子の表面およびその近傍を前記
フッ素樹脂系ワニス（グラフト共重合体）にてボッティ
ング塗布して、加熱乾燥して保護膜６が形成されている
。なお、保護膜６は第６図のように半導体素子の表面と
裏面の全面を被覆してもよい。

第７図はセラミック等の基板２１上に形成された電極１
９と半導体ペレット１５を半田バンプ１３を通して接合
と電極の取り出しを行なうフリ・ンブチップ型の半導体
装置の一例の断面図である。

保護膜６はフッ素樹脂系ワニス（グラフト共重合体）を
ボッティング塗布して半導体ベレ・ントとその近傍を被
覆して加熱乾燥することによって得ることができる。

第８図は樹脂封止型半導体装置の他の実例を示す断面図
であり、半導体素子の表面とダイバ・ンド裏面の全面に
保護膜６を形成したものである。

第９図は樹脂封止型ダイオードの一実例を示す断面図で
ある。

メサ型シリコンペレット１′が半田１３°を介して銀メ
ツキされたリード綿５に接合され、シリコンペレット１
゛は露出端面Ａを水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ
や、硫酸、フ・ン酸等の鉱酸にてメサエッチング処理さ
れる。この工・ンチング端面Ａに沿って前記グラフト共
重合体ワニスを塗布し、加熱乾燥して保護膜６を形成し
、シリコンペレット１“表面を含んでリード線の接合端
面まで被覆される。そののち、エポキシ樹脂封止材８で
成形して樹脂封止型ダイオードを得ることができる。

第１０図は樹脂封止型トランジスタの一実例を爪す断面
図である。

リードフレーム７のグイバット部に回路が形成されたプ
レーナー型トランジスタ素子が半田１３’にて接合され
、トランジスタシリコンチップ１とリードフレーム７の
電気的接続がＡ４２線５でなされている。このシリコン
チップ１の表面に前記グラフト共重合体ワニスを塗布し
、加熱乾燥して保護膜６が形成され、これら全体を被覆
してエポキシ樹脂封止材５で成形して樹脂封止型トラン
ジスタを得ることができる。

第１１図はチップオンボード型半導体装置の一実例を示
す断面図である。

ガラスエポキシ基板２１′上に１８〜３５μｍ厚の銅配
線１１が配線されたガラスエポキシ印刷基板に、回路が
形成されたＩＣチップ１２”がエポキシ銀ペースト硬化
物１３“によって接着固定され、ＩＣチップのポンディ
ングパッドとガラスエポキシ印刷配線基板との接続が、
Ａｕ線５でワイヤーボンディング法で電気的接続されて
いる。

なお、銅配線１１には１０００〜５０００人の金属メツ
キ層が施されている。このチップマウント部分全体を被
覆して前記グラフト共重合体ワニスを、乾燥膜厚１〜１
００μｍとなるようにボッティング塗工し、１２０°Ｃ
で１０分間、次いで２゜Ｏ“Ｃで３０分間加熱乾燥して
保護膜６を形成し、チップオンボード型半導体装置を得
ることができる。

第１２図はチップオンガラス型半導体装置の一実例を示
す断面図である。

第１１図と同様にしてガラス板２１”上に蒸着法により
５００〜１０００人厚の金配線パターン１１を形成し、
ｒｃチップ１２′をＡｕ−３ｉ共晶法にて接合し、金線
にて外部接続を施したものである。このチップマウント
部分全体を第１１図と同様に前記グラフト共重合体の保
護膜６を形成してチップオンガラス型半導体装置を得る
ことができる。

第１表には本発明において用いるグラフト共重合体、お
よび比較測高としてのＰＴＦＥ　（ポリテトラフルオロ
エチレン）、ＰＶＤＦ　（ポリフッ化ビニリデン）の物
性値を示す。

なお、表中の本発明品はフッ素ゴムユニットとしてフッ
化ビニリデン共重合体を用い、結晶性フッ素樹脂ユニッ
トとしてポリフッ化ビニリデン樹脂を用いたグラフト共
重合体（セントラル硝子社製、セフラルソフトＧ１５０
）である。

（以下、余白） 〈発明の効果〉 以上のように、本発明の半導体装置および半導体素子は
特定のフッ素系のグラフト共重合体を半導体素子の保護
膜として用いているので、吸水率や透湿率が小さく、こ
の保護膜が耐湿性やストレス低減によるバッファー膜、
ソフトエラー防止用のα線遮蔽膜として有効であるため
半導体装置の信頼性を向上するものであり、また作業性
も格段に向上するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体装置のうち樹脂封止型の半導体
装置の一実例を示す断面図、第２図および第３図は第１
図の半導体装置を得るまでの各工程での断面図、第４図
は樹脂封止型半導体装置の他の実例の断面図、第５図は
テープキャリア型半導体装置の一実例を示す断面図、第
６図は半導体素子への保護膜の形成方法を示した一実例
の断面図、第７図はフリップチップ型の半導体装置の一
実例の断面図、第８図は樹脂封止型の半導体装置の他の
実例を示す断面図、第９図は樹脂封止型ダイオードの一
実例を示す断面図、第１０図は樹脂封止型トランジスタ
の一実例を示す断面図、第１１図はチップオンボード型
半導体装置の一実例を示す断面図、第１２図はチップオ
ンガラス型半導体装置の一実例を示す断面図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体素子の保護膜としてフッ素ゴムユニットと
   結晶性フッ素樹脂ユニットからなるグラフト共重合体を
   用いることを特徴とする半導体装置。
2. （２）保護膜が半導体素子表面および／またはダイパッ
   ド裏面に設けられている請求項（１）記載の半導体装置
   。
3. （３）保護膜が半導体素子表面の含むその近傍に設けら
   れている請求項（１）記載の半導体装置。
4. （４）半導体装置が樹脂封止型、テープキャリア型、フ
   リップチップ型から選ばれる一種である請求項（１）〜
   （３）記載の半導体装置。
5. （５）半導体装置が樹脂封止型ダイオードまたは樹脂封
   止型トランジスタである請求項（４）記載の半導体装置
   。
6. （６）半導体装置がチップオンボード型またはチップオ
   ンガラス型である請求項（１）または（２）記載の半導
   体装置。