JPS6038849A - 半導体装置およびその製造方法 - 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】 ［技術分野］ 本発明は、半導体装置の耐湿性向」二、ｑ￥に４ｆｉｌ
　Ｊｌｔｉ封止型半導体装置の電極または配線の腐食防
止に通用して有効な技術に関するものである。

［背景技術］ 半導体装置の電極等の材料として用いられる。アルミニ
ウムまたはアルミニウムを主成分とする合金（以下アル
ミニウム等ということがある。）は非常に腐食し易いと
いう性質を有している。

この性質は水分さらにはその水分に熔解する微量の塩素
イオン（ＣＩ−）等の存在により一段と顕著になり、そ
の結果、アルミニウム等の腐食は極端に加速されること
になる。

また、樹脂封止型半導体装置はその材料であるモールド
用樹脂およびリードフレーム材料である４２−アロイ等
の金属の両者の性質の違いから樹脂と外部リードとの接
触界面に剥離現象が生じ易い。さらに、上記の半導体装
置はその製造工程、なかでも外部リードの折り曲げ成形
工程においてその折り曲げによるストレスが外部リード
の接触部の樹脂に加わるために、該接触界面における剥
離、または該接触部近傍にクランクが発生し易いことが
考えられる。

アルミニウム等を電極等の材料に用いている樹脂封止型
半導体装置にあっては、薄型パッケージであれば、水分
が樹脂を直接通り抜けて入り込み電極等の腐食を助長す
ることもある。しかし、前記のように半導体装置の製造
工程において発生ずる水分の侵入経路を通しても水分等
が入り込み、この水分等がワイヤを介してペレットの電
極部等に到達し、アルミニウム等からなる該電極部等を
腐食するに至らしめ、その腐食が原因で電気的導通不良
等の問題が発生ずる（たとえば、特願昭５６−１１５０
８１号など）。

［発明の目的コ 本発明の目的は、電極または配線の少なくとも一方がア
ルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金であ
る樹脂封止型半導体装置において、該電極または配線の
腐食を有効に防止した半導体装置に関する技術を提供す
ることにある。

本発明の他の目的は、電極または配線の表面に腐食防止
を施した」二記半導体装置を製造する技術を提供するこ
とにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

［発明の概要］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、電極または配線の少なくとも一方がアルミニ
ウム等の材質である樹脂封止型半導体装置において、ポ
ンディングパッドの表面に硫酸イオン（ＳＯ４−）から
なる薄膜を形成することにより、該電極または配線の腐
食を有効に防止するものである。

また、電極または配線の少なくとも一方がアルミニウム
等の材質である樹脂封止型半導体装置において、その樹
脂封止前に電極または配線の表面を硫酸イオン含有溶液
で処理し、該電極または配線の表面に硫酸イオンからな
る薄膜を形成せしめることにより、該電極または配線の
腐食を防止するものである。

さらに、上記半導体装置において、その樹脂封止の後に
、半導体装置を硫酸イオン合有溶液で処理し、」二記の
電極または配線の表面に硫酸イオンからなる薄膜を形成
せしめることにより、バ・７ケージにクランク等が発生
した半導体装置でも該電極または配線の腐食を防止する
ものである。

［実施例１ｊ 第１図は、本発明の一実施例である半導体装置の概略断
面図である。

本実施例１における半導体装置１は樹脂封止型パンケー
ジからなるものであって、その中央部に設けられたタブ
２の上に取り付＆、Ｊられたペレット３と、そのペレッ
トのアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合
金からなる電極であるポンディングパッド４とリード５
をボンディングして電気的に接続するフィー１ツ６とを
樹脂７でモールドすることにより形成されるものである
。そして、本発明の特徴は、絶縁膜で覆われた上記ペレ
ットの表面の所定の位置に該ペレットと電気的に接続し
て設けられているアルミニウム等からなるボンディング
パッド４表面において、ボンディングした後になおアル
ミニウム等が露出している表面に硫酸イオンからなる薄
膜９を形成したことにある。

本実施例１の半導体装置は、ボンディング後のボンディ
ングバンド４のアルミニウム等が露出している部分に硫
酸イオンからなる薄膜９を形成することにより、極めて
腐食され易い性質のアルミニウム等からなるポンディン
グパッドを腐食から有効に保護するものである。また、
配線であるボンディング川のワイヤ６の材料としては金
があるが、それ以外にアルミニウム等のワイヤも考えら
れる。この場合、アルミニウム等のワイヤの表面にｒ＆
酸イオンからなる薄膜を形成することにより、ワイヤの
腐食をも有効に防止できる。

なお、本発明にかかるアルミニウム等の電極表面に形成
された硫酸イオンからなる薄膜の腐食防止効果は次表に
示す強制腐食試験の結果より明らかである。

この強制試験は、樹脂モールド前であって、ワイヤ６で
ボンディングバンド４とリード５をボンディングした後
の状態のものを試料として用いて行ったものである。な
お、ここで用いたポンディングパッドはアルミニウムを
主成分とする合金からなり、他の成分としては、たとえ
ば数％のシリコンを含むものである。

この表に示す結果は、塩素イオンを含有する水溶液の所
定量をボンディングバンド表面に直接被着させた後に、
常温でほぼ１００％近い湿度の下に２４０時間放置する
強制腐食試験によるもので、硫酸イオンの存在が塩素イ
オンによるアルミニウム等の腐食を防止する有効性を、
試料１６０点中の腐食不良の発生数で示したものである
。

すなわち、塩素イオンが６Ｘ１０’％の溶液では、硫酸
イオンを含まないものと２％含有するものについて、塩
素イオンが６Ｘ１０−２％溶液では、硫酸イオンを含ま
ないものと２Ｘ１０−１％含有するものについて、試験
を行った結果である。上記の表より明らかなように、塩
素イオンが６Ｘ１０−２％の溶液による腐食試験につい
ていえば、硫酸イオンが存在しない場合は、１６０点中
９ｓ点の腐食不良が発生したものが、２ＸｌＯ−１％の
硫酸イオンを存在させることにより腐食不良の発生が完
全に防止される、という極めて顕著な効果が認められた
。

［実施例２コ 本実施例２は、本発明の一実施例である上記の実施例１
に示す半導体装置の製造方法に関するものである。

本実施例２に示す半導体装置の製造方法は、ペレットお
よびワイヤを樹脂封止する前に、ワイヤをボンディング
した後のアルミ等からなるボンディングバンドの表面が
露出した部分を、所定濃度の希硫酸で所定時間処理した
後、水洗し乾燥する。

処理条件の一例を示せば、２％希硫酸中に３０秒間浸漬
した後、水洗、乾燥を行うものである。

このようにボンディングバンドの露出面に硫酸イオンか
らなる薄膜を形成した後、所定の方法にて樹脂封止を行
い、さらに所定の工程を経て腐食防止能を備えた完成さ
れた半導体装置を得るものである。

［実施例３］ 本実施例３は、本発明の一実施例である前記実施例１に
示す半導体装置の他の製造方法に関するものである。

本実施例３に示す半導体装置の製造方法は、ペレットお
よびワイヤ等を樹脂封止した後に、該装置を所定の硫酸
イオン濃度の水溶液に所定時間浸漬する等の処理をする
ことによって行うものである。すなわち、樹脂封止型半
導体装置では、リードフレームとその接触部における樹
脂の界面で剥離現象を起こし易く、第２図に示す間隙１
０が外部リードの折り曲げ工程等で生じ易いという性質
がある。その間隙１０ば水分等の腐食原因物質の侵入を
許し、侵入した水分等はワイ４・６を伝わりボンディン
グバンド４に到達する。

その結果、アルミニウム等からなる該ポンディングパッ
ドは腐食することになる。このように間隙１０はポンデ
ィングパッドの腐食原因のうちもっとも大きなものであ
るが、この間隙ｌＯの発生を完全に防止することは極め
て困難である。

その発生率は僅少ではあるが、上記間隙１０の発生は避
けがた（、そのまま放置すればアルミニウム等からなる
ポンディングパッドの腐食につながる。しかし、予め硫
酸イオン含有溶液に半導体装置を浸漬する等の処理を施
すことにより、間隙１０から硫酸イオン含有溶液を浸透
させ、ワイヤ６を伝わってポンディングパッド４に到ら
しめ、第２図に示すように硫酸イオンからなる薄膜９を
前もって形成することにより、その後に間隙１０を通し
て水分、塩素イオン等が侵入したとしても、該ポンディ
ングパッドの腐食を有効に防止できる半導体装置を提供
することができる。

具体的な一例を示せば、間隙が生じている半導体装置を
２％の希硫酸中に１０分間浸漬した後、水洗し、乾燥す
る。

このような処理方法で得られた半導体装置を、温度６５
℃、湿度６５％の雰囲気中に１０００時間放置する強制
腐食試験を行ったところ、希硫酸水溶液中に浸漬処理し
ないものに比べ、処理した方の不良発生率を１１５以下
に減少させることができ、その効果が明らかであること
が証明された。

［実施例４］ 本実施例４は、上記実施例３における硫酸イオンを含有
する水溶液として半田フラックス液を用いることにより
、上記実施例３と同一の目的を達成する半導体装置の製
造方法に関するものである。

本実施例４は、半導体装置の外部リードにプリント基板
実装用の半田コートを行う前に、所定の濃度の硫酸イオ
ンを含有するフラックス液に半導体装置を浸漬する等の
処理を施すことにより、前記実施例３に示したと同様に
、第２図における間隙１０から硫酸イオンを含むフラッ
クス液を浸透させることによりワイヤ６を伝ってポンデ
ィングパッド４の表面に到達したフラックス液が硫酸イ
オンからなる薄膜９を形成し、その後の水分、塩素イオ
ン等による腐食作用から有効に保護された半導体装置を
提供するものである。

具体的には、所定濃度、たとえば１％または２％の濃度
になるように硫酸を溶解したフラックス中に、半導体装
置を浸漬するか、またはそのフラフクスを半導体装置の
パンケージの外に露出しているいわゆる外部リードに被
着する等の処理を行った後、溶融半田浴に外部リード１
１を浸漬することにより、ポンディングパッドの腐食防
止と外部リード１１の半田コートを同時に行った半導体
装置を提供するものである。

本実施例に示す方法により得られた半導体装置について
、実施例３に示す試験と同一の強制試験を行ったところ
、実施例３と同様の結果が得られ、防食能を備えた半導
体装置の有効な製造方法であることが確認された。

［効果］ （１）、電極または配線の少なくとも一方がアルミニウ
ム等からなる４４脂封止型半導体装置において、電極ま
たは配線の表面に硫酸イオンからなる薄膜を形成するこ
とにより、該電極または配線の腐食を有効に防止できる
半導体装置を提供することができる。

（２）、上記Ｔｌ）に示す半導体装置において、樹脂封
止前の電極または配線の表面を硫酸イオンを含む溶液、
たとえば数％の希硫酸で処理する工程を入れることによ
り、上記（１）に示す防食能を備えた半導体装置を製造
することができる。

（３）、前記（１１に示す半導体装置において、樹脂封
止後にパンケージに間隙が生した半導体装置について、
該間隙より硫酸イオンを含む溶液を浸透せしめることに
より、該半導体装置内部の電極または配線の表面に硫酸
イオンからなる薄膜を形成し、その後の腐食から該電極
または配線を有効に保護する半導体装置を提供できる。

（４）、上記（３）に示す硫酸イオンを含む溶液が半田
フラックス液である場合、パッケージに間隙を生した半
導体装置の外部リードを該フラックス液中に浸漬した後
に、該外部リードの半田ディツプを行うことにより、半
導体装置内部の電極または配線の防食処理と半田被着と
を同一工程で行うことができるため、作業工程が減少し
、またコストを低減できる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、アルミニウム等からなるポンディングパッド
の表面に形成された硫酸イオンからなる薄膜は、分子サ
イズオーダーの厚さを有していれば十分であり、さらに
は、防食能力の面からみれば必ずしもポンディングパッ
ドの全面を覆っている必要はない。部分的に薄膜が形成
されていればその効力はポンディングパッド全体に及ぶ
性質を有していると考えられるからである。

また、実施例では硫酸イオンを含む溶液として、主に希
硫酸について説明したが、該溶液としては、たとえば硫
酸錫（ＳｎＳＯ４）または硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ４）等を
含む溶液であってもよい。

また、実施例では硫酸イオンからなる薄膜はポンディン
グパッド上のみに形成しているが、半導体ペレット表面
を覆うファイナルパッシベーション膜下のアルミニウム
配線層の表面に形成してもよい。この場合、アルミニウ
ム層は何層口であっても、配線を完成した状態で前述し
た処理を施セば前記薄膜を形成できる。

［利用分野］ 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である樹脂封止型パンケー
ジからなるＤＩＰ型半導体装置に適用した場合について
説明したが、それに限定されるものではなく、たとえば
、電極または配線材料がアルミニウム等からなるもので
あればセラミックパッケージ等からなる種々の半導体装
置に適用しても有効であることはいうまでもない。

また、電極または配線は半導体ペレット上に形成された
ものである必要はない。たとえば、セラミックパッケー
ジのベース上に設けられた配線または電極や、リードの
先端のボンディングワイヤがボンディングされる部分（
リードボスト）に設けられたボンダビリティを改善する
ための電極（アルミニウム蒸着膜）であってもよい。

また、必ずしも半導体装置に限るものではなく、アルミ
ニウム等の材質からなる電極または配線等であればプリ
ント基板等如何なるものであっても広（通用できるもの
である。

本発明の少なくともアルミニウム層のｍ食を防止しよう
とする場合に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による半導体装置の一実施例を示す概略
断面図、 第２図は本発明による半導体装置の製造方法の一実施例
を示す半導体装置の概略断面図である。 １・・・半導体装置、２・・・タブ、３・・・ペレット
、４・・・ボンディングパノ１−３５・　・・リード、
６・・・ワイヤ、７・・・樹脂、８・・・絶縁膜、９・
・・硫酸イオンからなる薄膜、１０・・・間隙、１１・
・・外部リード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、組電極だは配線の少なくとも一方がアルミニウムま
   たはアルミニウムを主成分とする合金である樹脂封止型
   半導体装置において、電極または配線の表面に硫酸イオ
   ンからなる薄膜を備えてなることを特徴とする半導体装
   置。 ２、電極がポンディングパッドであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ３、電極または配線の少なくとも一方がアルミニウムま
   たはアルミニウムを主成分とする合金である樹脂封止型
   半導体装置の製造方法において、樹脂封止前に電極また
   は配線の表面を硫酸イオンを含む／８液で処理し、該電
   極または配線の表面に硫酸イオンからなる薄膜を形成す
   ることを特徴とする半導体装置の製造方法。 ４、電極または配線の表面に硫酸イオンを含む溶液を直
   接被着することを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   の半導体装置の製造方法。 ５、電極または配線の少なくとも一方がアルミニウムま
   たはアルミニウムを主成分とする合金である樹脂封止型
   半導体装置の製造方法におＧ１て、４轟（脂封止後に半
   導体装置を硫酸イオンを含む／８液で処理し、電極また
   は配線の表面に硫酸イオン力・らなる薄膜を形成するこ
   とを特徴とする半導体装置の製造方法。 ６、半導体装置を＠酸イオンを含む溶液中Ｇこ浸漬する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第５項ｉｔ！載の半導
   体装置の製造方法。 ７、半導体装置の外部リードに硫酸イ、ｌｌ−ンを含む
   ゛溶液を被着させることを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項記載の半導体装置の製造方法。 ８、硫酸イオンを含む溶液が半田フランクス液であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項、第６項または第
   ７項のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。