JPH02277258A - 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０面をポリイ
ミド系樹脂やシリコーン系樹脂にて被覆保膿する方法は
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Ｉｃ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ペーシーンク
ラックも防止できる０ 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０％に、ＩＣカードなどは厚さ０．８ｆｆ以
下にまで薄型化が進み、パーケージとしてＴＡＢ　（テ
ープオートメイティソドボンディング）や、Ｃ０Ｂ（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Ｃ０８％Ｃ０
Ｇ（チップオンガラス）は、フレヤシプル印刷配線基板
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であるが、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ｆ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
号公報訃よび特開昭５６−４２５６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
ォトレジストしたボンディングパソ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２５０
〜２７０’Ｏ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ｒ有する半導体素子の表面の一部または
全部ｔ１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４７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（Ｄ水性デイスパーシロ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１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
性ディスパージ習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全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提供すること
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ビニリデンフ
ルオライド系フッ素ゴム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、テッグオンボード型、チップオン
ガラス型の半導体装置として利用できる。

本発明において保護膜として用いるフッ素ゴムは、ビニ
リデンフルオライドを共重合ユニットとして含有する共
重合体であり、好ましくは一般式、（但し、式中、ｍお
よびｎは正の整数である）で表わされるビニリデンフル
オライド−へキサフルオロプロピレン二元共重合体ヤ、
一般式、（但し、式中、１％ｍおよびｎは正の整数であ
る）で表わされるビニリデンフルオライド−へキサフル
オロプロピレンーテトラフルオロエテレン三冗共重合体
などが使用できる。

マタ、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１４００ｋｇｆ／ｄ（２５°
Ｃ）程度まで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重量慢以下のものを採用す
ることが好ましい。

上記フッ素ゴムを保護膜として半導体素子に設けるため
には、通常、上記フッ素ゴム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フェ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酢酸エチル
などの低沸点有機溶剤全系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フェ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フェ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、１００〜３
００°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、できるだけ高温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
フォトレジスト膜倉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
なる半導体素子ペレフ）　ｋＡｕ　−Ｓｔ共晶法、銀ペ
ースト法あるいは半田付は法にてＩＪ−ドフレームに接
合し、Ａｕ線やＡＡ’Ｍで電気的接合を行なって得られ
るベレット上に、本発明にて用いるフェスをボッティン
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全半田付けにて接合
したダイオードのシリコンベレット上に、本発明にて用
いるフェ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ｔＡｕ−８ｉ共晶法ある
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
て用いる前記のように調製したフェスをボッティングに
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、基板に半田バンプで接合してな
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のダ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１０表面に５ｉ０２
の絶縁ＰＡ２が約ｔｏｏｏＡの厚みで形成されている。

５ｉ０２の絶縁膜２の一部には外部′成極域り出し用の
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。

５ｉ０２などから形成されるパッシベーシーン膜３が約
５００〜２０００大の厚みで形成されており、このパッ
ジページ四ン膜を被覆して本発明にて用いる前記フッ素
ゴムからなる保護膜６が形成される。

ポンディングパッド部には金線ヤ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
、シリコンベ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、先ず前記ビニリデ
ンフルオライド系フッ素ゴムをジメチルホルムアミドの
如き溶剤に溶解してフェスとし、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ッチングマスクトシてフォトレ
ジスト膜９ｔ−形成し、酸素プラズマやＫｒＦエキシマ
レーザ−Ｘａ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？蒸
着して電極４を形成して第３図に示すようにパターニン
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
る半導体ベレットを用いて第１図に示すような半導体装
置？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
工程でフェ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く、回路を形成したシリコンウェハ
をスクライプ後、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
ス全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フェスを使用した
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グ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ケ示す断面図である。

半導体素子１２は半田バンプ１３に介して銅配線と電気
的に接合され、半導体素子の表向およびその近傍を前記
ビニリデンフルオライド系フッ素ゴムワニスにてボッテ
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？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ップチップ型の半導体装
置の一例の断面図である。保護膜６はビニリデンフルオ
ライド系フッ素ゴムワニスをボッティング塗布して半導
体ペレッ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
であシ、半導体素子の表面とグイパッド裏面の全面に保
護膜６？ｉ−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。

メサ呈シリコンペレット１°が半田１３゛ヲ介して銀メ
ツキされたリード＠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、フッ酸等の鉱酸にてメサエッチング処理され
る。このエツチング端面Ａに清って前記フッ素ゴムワニ
ス１ｋｍ布し、加熱乾燥して保護膜６を形成し、シリコ
ンベレットｌ°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示す断面
図である。

リードフレーム７のダイパッド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ｌ線５でなされている。このシリコンチッ
プ１０表面に前記フッ素ゴムワニスを塗布し、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τ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大の金
属メツキ層が施されている。このチップマウント部分全
体を被覆して前記フッ素ゴムワニス金、乾燥膜厚１〜１
００μｍとなるようにボッティング塗工し、１２０℃で
１０分間、次いで２００℃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
５００〜１ｏｏｏＡ厚の金配線パターン１′１全形成し
、ＩＣチッグ１２’をＡｕ−８ｔ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図と同様に前記フ
ッ素ゴムの保護膜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ビニリデンフルオライ
ド系フッ素ゴム、および比較例品としてのＰＴＦ’Ｅ（
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。

（以下、余白） 〈発明の効果〉 以上のように、本発明の半導体装置は特定のフッ素ゴム
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
よるバッフグー膜、ソフトエラー防止用のａ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
のであシ、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図は樹脂封止盤トランジスタ
のニ実例金示す断面図、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ビニリデンフルオライ
   ド系フッ素ゴム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を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。