JPH04127560A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH04127560A JPH04127560A JP2247488A JP24748890A JPH04127560A JP H04127560 A JPH04127560 A JP H04127560A JP 2247488 A JP2247488 A JP 2247488A JP 24748890 A JP24748890 A JP 24748890A JP H04127560 A JPH04127560 A JP H04127560A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor device
- plasma
- treatment
- organic resin
- metal
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- Pending
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
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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。
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ＬＳＩの集積度増大に伴う素子サイズの大形ビ
ン数の増大、高速処理による多層化、高消費電力による
放熱構造等、複雑化するパッケージ構造に関する。
ン数の増大、高速処理による多層化、高消費電力による
放熱構造等、複雑化するパッケージ構造に関する。
金属のプラズマによる表面処理は、特開昭６３−２９７
５４７号にＨ２ガスプラズマによる基板清浄化処理、又
、特開昭６３−１４５７６６号及び特開昭６３−２６３
６３号公報に金属の密着性及び耐食性向上の処理がある
が、有機樹脂との接着性向上の処理法については記述さ
れていない、又、これらの処理は金属表面上に化学的な
官能基を修飾が目的の処理ではない。
５４７号にＨ２ガスプラズマによる基板清浄化処理、又
、特開昭６３−１４５７６６号及び特開昭６３−２６３
６３号公報に金属の密着性及び耐食性向上の処理がある
が、有機樹脂との接着性向上の処理法については記述さ
れていない、又、これらの処理は金属表面上に化学的な
官能基を修飾が目的の処理ではない。
特開昭６３−２８８０５０号公報に金属と有機樹脂との
接着性を向上させるためにシランカップリング剤を用い
た処理により接着性を向上させているが、本発明で行っ
ているようばドライプロセスではない。
接着性を向上させるためにシランカップリング剤を用い
た処理により接着性を向上させているが、本発明で行っ
ているようばドライプロセスではない。
有機樹脂と金属又は無機材料との典型的な結合は通常金
属は表面が酸化されているため、金属又は無機材料面上
の酸素と有機樹脂中のＯＨ基の水素との間に水素結合と
いう弱い結合である。モールド法による加工法では型離
れを良くするために有機樹脂中に離型剤が入っており、
これが、本来、強固に接合することを希望する半導体表
面やリードフレームと有機樹脂との界面での水素結合を
阻害する。しかも、金属又は無機材料と樹脂の熱膨張係
数の差により、接合界面では温度変化による変位の差、
即ち、歪が起こり、それぞれの弾性率による応力が界面
に発生する。この結合の弱くなった界面に水が浸入する
と、水のため、水素結合は破壊され、さらに、金属は水
による腐食が発生して、界面ではがれが発生する。
属は表面が酸化されているため、金属又は無機材料面上
の酸素と有機樹脂中のＯＨ基の水素との間に水素結合と
いう弱い結合である。モールド法による加工法では型離
れを良くするために有機樹脂中に離型剤が入っており、
これが、本来、強固に接合することを希望する半導体表
面やリードフレームと有機樹脂との界面での水素結合を
阻害する。しかも、金属又は無機材料と樹脂の熱膨張係
数の差により、接合界面では温度変化による変位の差、
即ち、歪が起こり、それぞれの弾性率による応力が界面
に発生する。この結合の弱くなった界面に水が浸入する
と、水のため、水素結合は破壊され、さらに、金属は水
による腐食が発生して、界面ではがれが発生する。
本発明の目的は、有機樹脂と金属、又は、無機材料との
接着性の向上、及び、金属、又は、無機材料の耐食性を
向上することにある。
接着性の向上、及び、金属、又は、無機材料の耐食性を
向上することにある。
有機樹脂と金属、又は、無機材料との接着性を向上する
には、有機樹脂と相互作用の大きい官能基を金属又は無
機材料の表面上に生成させることが効果的である。さら
に、Ａｒ、又はＨｚプラズマで、金属又は無機材料表面
のクリーニング、及び、表面積の増加する処理を行い、
その後、上述した官能基を表面に生成させると有機樹脂
と金属、又は、無機材料との接着性向上の効果は大きい
。
には、有機樹脂と相互作用の大きい官能基を金属又は無
機材料の表面上に生成させることが効果的である。さら
に、Ａｒ、又はＨｚプラズマで、金属又は無機材料表面
のクリーニング、及び、表面積の増加する処理を行い、
その後、上述した官能基を表面に生成させると有機樹脂
と金属、又は、無機材料との接着性向上の効果は大きい
。
その接着の機構は各官能基とも水素結合が主なものであ
るが、金属酸化物との主な違いは水素基。
るが、金属酸化物との主な違いは水素基。
オキシム基、アミノ基については水素子原子が存在する
ため、第２図に示すように二つの水素結合が一つの官能
基あたりに生成すること、及びこれらのＯＨ１又は、Ｎ
Ｈ結合の水素原子は共鳴安定化により正電荷が大きくな
り水素結合を単独のものにより更に安定化させる効果が
ある。プラズマ処理に用いるガスは金属の窒素と酸素と
の相互作用の違いから、次のように分けた方が良い。即
ち、電気陰性度が１．６以下の金属は酸素が金属と結合
するＯｘ、Ｈ２、Ｈ２Ｏ、ＨＣＯＯＨ，ＨＣＨ○。
ため、第２図に示すように二つの水素結合が一つの官能
基あたりに生成すること、及びこれらのＯＨ１又は、Ｎ
Ｈ結合の水素原子は共鳴安定化により正電荷が大きくな
り水素結合を単独のものにより更に安定化させる効果が
ある。プラズマ処理に用いるガスは金属の窒素と酸素と
の相互作用の違いから、次のように分けた方が良い。即
ち、電気陰性度が１．６以下の金属は酸素が金属と結合
するＯｘ、Ｈ２、Ｈ２Ｏ、ＨＣＯＯＨ，ＨＣＨ○。
ＣＨａＯＨが良く、又、電気陰性度が１．９以上の金属
は窒素と金属が結合する。Ｎ ｘ Ｔ Ｎ Ｈａ ｙＮ
ＨｚＯＨが良い、電気陰性度が１．７，１．８の金属に
ついてはどちらを用いた処理でも良い。このように初期
接着性を向上させることにより、応力による歪、及び、
Ｈ２０に対する腐食に対して耐液性のある構造となる。
は窒素と金属が結合する。Ｎ ｘ Ｔ Ｎ Ｈａ ｙＮ
ＨｚＯＨが良い、電気陰性度が１．７，１．８の金属に
ついてはどちらを用いた処理でも良い。このように初期
接着性を向上させることにより、応力による歪、及び、
Ｈ２０に対する腐食に対して耐液性のある構造となる。
第１図を用いて本発明の詳細な説明する。
金属層１の表面近傍にはＮｚ＋ ０２．ＨｚＯ＋ Ｈｚ
＊ＨＣＯＯＨ、ＨＣＨＯ、Ｎ Ｈｓ 、 ＣＨｓ ＯＨ
。
＊ＨＣＯＯＨ、ＨＣＨＯ、Ｎ Ｈｓ 、 ＣＨｓ ＯＨ
。
ＮＨｚＯＨ等を用いたプラズマにより、発生する化学的
反応活性種による処理では、水酸基、オキシム基、アシ
ミ基、酸素等が高密度に含有された改質層２があり、そ
の上には有機樹脂層３がある。
反応活性種による処理では、水酸基、オキシム基、アシ
ミ基、酸素等が高密度に含有された改質層２があり、そ
の上には有機樹脂層３がある。
その時、改質層２の官能基は有機物と水素結合が高密度
に生じる。このため、両者の間に強い化学結合が生じ、
これにより作られる半導体装置、又は、回路装置の接着
強度、耐湿信頼性及び耐久性の向上が達成される。
に生じる。このため、両者の間に強い化学結合が生じ、
これにより作られる半導体装置、又は、回路装置の接着
強度、耐湿信頼性及び耐久性の向上が達成される。
〈実施例１〉
第１図は本発明により作製されるパッケージの封止構造
を示す。１はリードフレームで４２７０イが用いられ、
２は有機樹脂との接着性の改善のために水酸基が含有さ
れるように改質された４２７０イリ一ドフレーム層の一
部である。３は封止材料としてエポキシレジンを用いた
。
を示す。１はリードフレームで４２７０イが用いられ、
２は有機樹脂との接着性の改善のために水酸基が含有さ
れるように改質された４２７０イリ一ドフレーム層の一
部である。３は封止材料としてエポキシレジンを用いた
。
次に、第１図の構造の作製方法について説明する。剪断
接着強度試験用試料はＨｚ Ｏプラズマ処理を行った４
２アロイ金属膜上にエポキシレジンを用いて、トランス
ファーモールドを行ったものを用いた。モールド条件は
温度１８０℃、圧力８０ｋｇ、時間９０Ｓである。ソノ
後、５時間１８０℃で樹脂を熱硬化させた。この時、樹
脂は１１φの円柱状に形成した。ＨｚＯプラズマ処理は
、まず、試料室内に金属膜を設置し、Ｈ２０プラズマ生
成室に導入し、０ 、１ ｍ ｔｏｒｒの雰囲気を形成
した。そこにマイクロ波導波管により導入した５０Ｗ〜
１０００Ｗのマイクロ波（２，４５ＧＨｚ）を照射する
ことによってプラズマを発生させた。マイクロ波の出力
は２００Ｗ〜１０００Ｗの範囲ならどれでも良い。この
時、電子サイクロトロン共鳴領域の基板との距離を変化
させることができるが、本実験では、０〜３０ｃｍの範
囲とした。この際、基板に高周波発信（ＲＦ）機により
、１３．５６ＭＨｚの高周波をかけることによって基板
に負のパイアイをかけることができる。その結果、プラ
ズマ中の陽イオンにバイアス値に見合う運動エネルギが
付与される。このようにして三分間のプラズマ処理を行
った。この処理はＲＦ処理でもほぼ同等の値が得られる
。
接着強度試験用試料はＨｚ Ｏプラズマ処理を行った４
２アロイ金属膜上にエポキシレジンを用いて、トランス
ファーモールドを行ったものを用いた。モールド条件は
温度１８０℃、圧力８０ｋｇ、時間９０Ｓである。ソノ
後、５時間１８０℃で樹脂を熱硬化させた。この時、樹
脂は１１φの円柱状に形成した。ＨｚＯプラズマ処理は
、まず、試料室内に金属膜を設置し、Ｈ２０プラズマ生
成室に導入し、０ 、１ ｍ ｔｏｒｒの雰囲気を形成
した。そこにマイクロ波導波管により導入した５０Ｗ〜
１０００Ｗのマイクロ波（２，４５ＧＨｚ）を照射する
ことによってプラズマを発生させた。マイクロ波の出力
は２００Ｗ〜１０００Ｗの範囲ならどれでも良い。この
時、電子サイクロトロン共鳴領域の基板との距離を変化
させることができるが、本実験では、０〜３０ｃｍの範
囲とした。この際、基板に高周波発信（ＲＦ）機により
、１３．５６ＭＨｚの高周波をかけることによって基板
に負のパイアイをかけることができる。その結果、プラ
ズマ中の陽イオンにバイアス値に見合う運動エネルギが
付与される。このようにして三分間のプラズマ処理を行
った。この処理はＲＦ処理でもほぼ同等の値が得られる
。
電子サイクロトロン共鳴領域の基板との距離を変化させ
た試料について、剪断接着強度試験を行った結果を第３
図に示す、同じ剪断接着強度試験を無処理の４２７０イ
のリードフレームに対して行った時０．０７ｋｇ／■２
であり、今回のＨｚ Ｏ処理では最高値０．４５ｋｇ／
■２が得られ接着性が大幅に向上した。剪断接着強度０
．４５ｋｇ／閤”の時のＸＰＳによる４２アロイ表面の
元素分析結果の○／ Ｏ＋ Ｆ ｅ ＋ Ｎ ｉ ＝
０ 、５５ であった。又、Ｏｉｓスペクトルは第４図
に示すとうりであり、水酸基（Ｂ、Ｅ、＝５３２ｅＶ）
と金属酸化物の酸素（Ｂ、Ｅ、＝５３１ｅＶ）が検出さ
れ、それらの割合いはＢ、Ｅ、の高い順に６９ ： ３
１であった。
た試料について、剪断接着強度試験を行った結果を第３
図に示す、同じ剪断接着強度試験を無処理の４２７０イ
のリードフレームに対して行った時０．０７ｋｇ／■２
であり、今回のＨｚ Ｏ処理では最高値０．４５ｋｇ／
■２が得られ接着性が大幅に向上した。剪断接着強度０
．４５ｋｇ／閤”の時のＸＰＳによる４２アロイ表面の
元素分析結果の○／ Ｏ＋ Ｆ ｅ ＋ Ｎ ｉ ＝
０ 、５５ であった。又、Ｏｉｓスペクトルは第４図
に示すとうりであり、水酸基（Ｂ、Ｅ、＝５３２ｅＶ）
と金属酸化物の酸素（Ｂ、Ｅ、＝５３１ｅＶ）が検出さ
れ、それらの割合いはＢ、Ｅ、の高い順に６９ ： ３
１であった。
又、第５図に水素基と剪断接着強度との関係を示す。こ
れらより、水素基と剪断接着強度とは相関関係の強いこ
とがわかる。
れらより、水素基と剪断接着強度とは相関関係の強いこ
とがわかる。
〈実施例２〉
Ｎ Ｈｚ ＯＨガスを用いて、実施例１と同じ方法によ
り４２アロイリードフレームの処理を実施した。その後
、実施例１と同様にトランスファーモールドを行った。
り４２アロイリードフレームの処理を実施した。その後
、実施例１と同様にトランスファーモールドを行った。
電子サイクロトロン共鳴領域の基板との距離を変化させ
た試料について、剪断接着強度試験を行った結果を第６
図に示す、今回のＮＨｚＯＨ処理では最高値０ 、４８
ｋｇ／ ｗａ”が得られ接着性が大幅に向上した。剪
断接着強度０．４８）ｃｇ／■２の時のＸＰＳによる４
２アロイ表面の元素分析結果は、○／ Ｏ＋ Ｎ ＋
Ｆ ｅ ＋ Ｎ ｉ ＝ ０ 、４２ 及びＮ１０＋Ｎ
＋Ｆｅ＋Ｎｉ−０，１５であった、又Ｏｉｓスペクトル
は第７図に示すとうりであり、オキシム基（Ｂ、Ｅ、＝
５３３ｅＶ）、水酸基（Ｂ、Ｅ、＝５３２ ｅ Ｖ）及
び金属酸化物の酸素（Ｂ、Ｅ、＝５３１ｅＶ）が検出さ
れ、それらの割合いはＢ、Ｅ、の高い順に３０：１８：
５２であった。又、第８図に、水酸基と剪断接着強度と
の関係を示す。
た試料について、剪断接着強度試験を行った結果を第６
図に示す、今回のＮＨｚＯＨ処理では最高値０ 、４８
ｋｇ／ ｗａ”が得られ接着性が大幅に向上した。剪
断接着強度０．４８）ｃｇ／■２の時のＸＰＳによる４
２アロイ表面の元素分析結果は、○／ Ｏ＋ Ｎ ＋
Ｆ ｅ ＋ Ｎ ｉ ＝ ０ 、４２ 及びＮ１０＋Ｎ
＋Ｆｅ＋Ｎｉ−０，１５であった、又Ｏｉｓスペクトル
は第７図に示すとうりであり、オキシム基（Ｂ、Ｅ、＝
５３３ｅＶ）、水酸基（Ｂ、Ｅ、＝５３２ ｅ Ｖ）及
び金属酸化物の酸素（Ｂ、Ｅ、＝５３１ｅＶ）が検出さ
れ、それらの割合いはＢ、Ｅ、の高い順に３０：１８：
５２であった。又、第８図に、水酸基と剪断接着強度と
の関係を示す。
これらより、水酸基と剪断接着強度とは相関関係の強い
ことがわかる。
ことがわかる。
本発明によれば、有機樹脂と金属との間で密度の高い水
素結合によって、両者の界面での接着性を向上する効果
がある。又、そのように強い接着性をもつ界面を得られ
るので、その界面をもつ半導体装置又は回路装置の強度
耐被久性、信頼性を大幅に高めることができる。
素結合によって、両者の界面での接着性を向上する効果
がある。又、そのように強い接着性をもつ界面を得られ
るので、その界面をもつ半導体装置又は回路装置の強度
耐被久性、信頼性を大幅に高めることができる。
第１図は本発明の一実施例の有機樹脂−金属の縦断面図
、第２図は本発明の接着性向上の説明図、第３図、第４
図、第５図はＨｚ Ｏ−Ｅ ＣＲプラズマ処理における
、それぞれＥＣＲ点距離と剪断接着強度との関係、○ｉ
ｓスペクトル、及び水酸基と剪断接着強度との関係の説
明図、第６図、第７図、第８図はＮ Ｈｚ ＯＨ−Ｅ
ＣＲプラズマ処理における、それぞれ、ＥＣＲ点距離と
剪断接着強度との関係、Ｏｉｓスペクトル、及びＮＯＨ
基と剪断接着強度との関係の説明図である。 １・・・金属、２・・・改質層、３・・・有機樹脂。
、第２図は本発明の接着性向上の説明図、第３図、第４
図、第５図はＨｚ Ｏ−Ｅ ＣＲプラズマ処理における
、それぞれＥＣＲ点距離と剪断接着強度との関係、○ｉ
ｓスペクトル、及び水酸基と剪断接着強度との関係の説
明図、第６図、第７図、第８図はＮ Ｈｚ ＯＨ−Ｅ
ＣＲプラズマ処理における、それぞれ、ＥＣＲ点距離と
剪断接着強度との関係、Ｏｉｓスペクトル、及びＮＯＨ
基と剪断接着強度との関係の説明図である。 １・・・金属、２・・・改質層、３・・・有機樹脂。
Claims (8)
- １．樹脂により保護される半導体装置、回路装置であつ
て、被保護構造にあらかじめ接着力を向上させるための
プラズマによる前処理が施されていることを特徴とする
半導体装置。 - ２．請求項１において、Ｎ＿２、Ｏ＿２、Ａｒ、Ｈ＿２
、Ｈ＿２Ｏ、ＨＣＯＯＨ、ＨＣＨＯ、ＮＨ＿３、ＣＨ＿
８ＯＨ、ＮＨ＿２ＯＨのうち一種又は二種以上を含んだ
ガスを用いたプラズマ処理が施されている半導体装置。 - ３．請求項１または２において、前記保護樹脂はエポキ
シ、又は、エポキシ変成またはエポキシを主成分とする
混合樹脂である半導体装置。 - ４．請求項１，２または３において、プラズマ処理は装
置組立以前の単位構造体の状態で施される半導体装置。 - ５．請求項１、２、３または４において、処理表面上に
全原子を１とすると、水酸基の場合、０．２０以上、オ
キシム基は０．１５以上、アミノ基は、０．１８以上、
酸素は０．５０以上官能基として、存在する半導体装置
。 - ６．請求項１、２、３、４または５において、Ａｒ又は
Ｈ＿２プリズマ処理後、Ｎ＿２、Ｏ＿２、Ａｒ、Ｈ＿２
、Ｈ＿２Ｏ、ＨＣＯＯＨ、ＨＣＨＯ、ＮＨ＿３ＣＨ＿８
ＯＨ、ＮＨ＿２ＯＨの内、一種又は二種以上を含んだガ
スを用いたプラズマ処理が施されている半導体装置。 - ７．請求項１、２、３、４、５または６において、プラ
ズマ処理すべき単位構造体は半導体ウェハ及びリードフ
レーム又はリードフレームと接合されているインナ構造
、例えば、プリント基板、ＴＡＢが組み込まれた複合体
、又は半導体用パッケージ又はプリント基板又はＨＩＣ
用ハウジングである半導体装置。 - ８．請求項７において、プラズマ処理の後、半導体又は
部品の搭載接合を行う、即ち、プラズマ処理が樹脂封止
直前でない工程で行なわれる半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2247488A JPH04127560A (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2247488A JPH04127560A (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04127560A true JPH04127560A (ja) | 1992-04-28 |
Family
ID=17164215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2247488A Pending JPH04127560A (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04127560A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0663963A4 (en) * | 1992-07-24 | 1997-05-02 | Dielectric Coating Ind | IMPROVEMENTS IN AND RELATING TO A VACUUM DEPOSITION METHOD AND APPARATUS. |
-
1990
- 1990-09-19 JP JP2247488A patent/JPH04127560A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0663963A4 (en) * | 1992-07-24 | 1997-05-02 | Dielectric Coating Ind | IMPROVEMENTS IN AND RELATING TO A VACUUM DEPOSITION METHOD AND APPARATUS. |
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