JPH0648836Y2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 この考案は基板上に保護膜を形成した半導体集積回路や
半導体個別部品などの半導体装置に関する。

（ｂ）従来の技術 半導体集積回路や半導体個別部品などを構成する半導体
装置においては、基板表面に形成した素子を保護する保
護膜（パッシベーション膜）が設けられている。このよ
うな保護膜は、アルカリイオンの浸入阻止、金属不純物
の浸入阻止、機械的損傷からの保護、水分の浸入阻止、
α線によるソフトエラー効果の緩和および外部雰囲気か
らの遮断などのブロッキング効果、並びにアルカリイオ
ンの不活性化・固定などのゲッタリング効果を目的とし
て形成されている。このような保護膜は半導体装置の信
頼性を向上させる上で不可欠なものとなっている。

第３図は従来の一般的な保護膜の形成された半導体装置
の構造を示している。同図において１はSiなどの基板、
２は基板表面に形成されたAlなどの配線パターン、３は
シリコン窒化膜またはPSG膜などの保護膜である。この
ように配線パターンの施された基板表面に保護膜を形成
している。

（ｃ）考案が解決しようとする課題 ところが従来では、このような保護膜の形成された半導
体装置がパッケージ外部から加えられる熱またはチップ
自体の発熱によって、保護膜にクラックが入るおそれが
あった。このような現象は熱サイクル試験など、部品に
熱ストレスを加える加速試験によって発見することがで
きる。保護膜にクラックが入る原因としては、リードフ
レームに対するダイボンディング部での半導体基板とリ
ードフレームとの熱膨脹係数の差によって生じる曲げ応
力にあると考えられる。事実クラックは応力の集中する
配線パターンのエッジ部に集中し、またチップサイズが
大きくなるほど応力が高くなるためよく発生している。

保護膜にクラックが入れば、クラック部分で保護膜とし
ての作用がなくなり、例えば水分によりAl配線パターン
が腐食すること等により半導体装置全体の信頼性が損な
われる。

この考案の目的は、熱ストレスなどによる保護膜のクラ
ック発生を有効に防止して信頼性を高めた半導体装置を
提供することにある。

（ｄ）課題を解決するための手段 この考案は、基板上に配線パターンと保護膜を形成した
半導体装置において、 保護膜の上部および下部の両方に弾性体層を形成したこ
とを特徴としている。

（ｅ）作用 第１図にこの考案の構成を示す。

第１図において１はSiなどの基板、２はAlなどの配線パ
ターン、３はシリコン窒化膜やPSG膜などの保護膜であ
るが、この保護膜３の下部および上部にそれぞれ弾性体
層４および５を形成している。このように保護膜３を弾
性体層4,5によって挟持する構造とすることによって、
リードフレームなどに対する半導体装置のダイボンディ
ング部における熱膨脹係数の差によって半導体装置全体
に曲げ応力が作用したとしても保護膜３には大きな応力
集中が発生しない。すなわち、配線パターン２と保護膜
３間の応力は弾性体層４が緩和し、図外のモールド樹脂
など外部と保護膜３間の応力は弾性体層５が緩和する。

（ｆ）実施例 第２図はこの考案の実施例である半導体装置の構成を表
す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）における
Ａ−Ａの断面図である。

この装置はnpn型のプレーナ・トランジスタであり、同
図（Ａ）において2eはAl配線パターンからなるエミッタ
電極、2bはAl配線パターンからなるベース電極、2gはAl
パターンからなる上部チャンネルストッパである。ま
た、エミッタ電極2eにはAuワイヤ7eがボンディングされ
ている。同様にベース電極2bにはAuワイヤ7bがボンディ
ングされている。

第２図（Ｂ）において、１はSi基板であり、コレクタ領
域８、ベース領域９、エミッタ領域10および下部チャン
ネルストッパ11が順に形成されている。基板１の表面に
はSiO₂膜６が形成されていて、エミッタ領域10に対向す
る開口部にエミッタ電極2eが、またベース領域９に対向
する開口部にベース電極2bが、さらに、チャンネルスト
ッパ11に対向する開口部に上部チャンネルストッパ2gが
それぞれ形成されている。このようにして構成された素
子表面にシリコーンゴム層４、シリコン窒化膜またはPS
G膜などの保護膜３、シリコーンゴム層５からなる３層
構造のパッシベーション膜が被覆されている。また、エ
ミッタ電極2eの所定領域にワイヤボンディング用の開口
部12が形成されていて、Auワイヤ7eがボンディングされ
ている。

以上に示した半導体装置におけるパッシベーション膜は
次のようにして形成することができる。先ず、Al配線
パターンの形成されたウエハに対して溶剤で所定の粘度
に希釈したシリコーンゴムをスピンナーによって塗布す
る。続いて全体加熱することによってシリコーンゴムの
塗布膜を熱硬化させる。これによってシリコーンゴム層
４を形成する。

このシリコーンゴム層４の表面にCVD法によってシリ
コン窒化膜またはPSG膜などの保護膜３を形成する。

保護膜３の表面にさらに溶剤で稀釈したシリコーンゴ
ムをスピンナーで塗布し、熱硬化させる。

ボンディングパッド部分などの開口部を形成する場合
には、フッ化物系のガスを用いてプラズマエッチング法
によりシリコーンゴム層4,5および保護膜３を同時に除
去する。

その後チップブレイクを行ってパッケージ化する。

以上のようにして素子表面と保護膜間および保護膜とモ
ールド樹脂などの外部間にシリコーンゴム層を形成した
ことにより、保護膜に応力が集中せず、保護膜にクラッ
クが生じることがない。これにより、従来熱サイクル試
験によって特にクラックの生じ易かった第２図（Ａ）に
おいてＣで示す領域のクラックも防止できる。

また、シリコーンゴムは耐熱性が高く難燃性であるた
め、過電流を原因とする異常発熱に対しても安全性が高
く、発煙・発火に至るおそれがない。

（ｇ）考案の効果 以上のようにこの考案によれば、保護膜の上部もしくは
下部またはその両方に介在している弾性体層が、熱スト
レスなどによって生じる基板の変形による保護膜への応
力集中を緩和することができ、これにより保護膜のクラ
ックによる信頼性の低下を改善することができる。ま
た、弾性体層自体に耐湿性をもたせることによって、水
分に対する信頼性をさらに高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の構成を示す図、第２図（Ａ），
（Ｂ）はこの考案の実施例である半導体装置の構成を表
す図である。また、第３図は従来の半導体装置の構成を
示す図である。 １……基板、 ２……配線パターン、 ３……保護膜、 4,5……シリコーンゴム層（弾性体層）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に配線パターンと保護膜を形成した
   半導体装置において、 保護膜の上部および下部の両方に弾性体層を形成したこ
   とを特徴とする半導体装置。