JPS61287155A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置及び半導体装置の製造方法

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JPS61287155A
JPS61287155A JP60128068A JP12806885A JPS61287155A JP S61287155 A JPS61287155 A JP S61287155A JP 60128068 A JP60128068 A JP 60128068A JP 12806885 A JP12806885 A JP 12806885A JP S61287155 A JPS61287155 A JP S61287155A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、樹脂封止型半導体装置に係シ、特に耐湿性、
耐食性に優れた樹脂封止半導体装量に関する。
〔発明の背景〕
ＩＣ，ＬＳＩなどの、いわゆる半導体素子は、通常、素
子を物理的に外界から保護する、あるいは電気的に絶縁
するなどの目的から、各種の封止材料で封止される。
封止材料および封止方法として、近年、経済性と量産性
に優れた樹脂封止が多用されており、その中でもエポキ
シ樹脂系材料によるトランスファ成形封止が主として用
いられている。
エポキシ樹脂系（以下、単に樹脂と称する）封問題があ
る。すなわち、封止樹脂とリード７レ−ム界面から侵入
した水分および封止樹脂中を透過して内部へ侵透する水
分が封止樹脂成分および不純物を微量溶解しながら、素
子のＡｔ配線、電極。
ワイヤに到達して、この部分に腐食性液膜を形成するた
め、腐食が発生する。
そこで、このような腐食の発生を防止する九め、種々の
方法が提案されているが、その一つに、樹脂封止半導体
のＡｔ電極、　Ａｔ配線の表面に保護膜を形成して腐食
を防止する方法があり、例えば特開昭４７−１２８６４
号公報によれば、無水クロム酸。
弗化アンモニア、リン酸の水溶液からなるリン酸塩化成
処理液中に処理すべき部分を浸漬し、Ａｔ表面をリン酸
塩処理する方法が示されており、また、特開昭５０−２
５９７９号公報によれば、Ａｔ配線に導線をボンディン
グした後に、リン酸−クロム酸混合水溶液に浸漬してＡ
ｔ表面に不働態皮膜を形成する方法が示されている。
そして、これらの方法によれば、Ａｔ電極及びＡｔ配線
表面には、不働態皮膜が形成され、これらに対しては充
分な腐食防止効果を発揮する。しかしながら、半導体装
置は必らずしもその表面がＭあるいはＡｔ合金になって
いるとは限らず、リードフレームのＣｕ、　４２Ａｔｔ
ｏ７　、　Ａｇめつき、さらにワイヤボンディングのワ
イヤがＡｕ、　Ｃｕになっているなどその種類が多い。
このような場合には上記方法では不働態皮膜を形成しな
い金属があるため、この部分で電位差が生じ腐食電池が
形成されて、腐食が進行し、信頼性に悪影響を及ぼすこ
とになってしまうが、上記方法ではこの点までは考慮さ
れていない。
また、保護膜の形成法として、特開昭５ｔ５−１１６６
５４号公報に示されるように１ワイヤボンデイング後の
半導体装置を高温の水蒸気雰囲気中に曝して、Ａｔ表面
に酸化膜を形成する方法があシ、さらに類似する方法と
して、特開昭５２−５０６８７号公報に示されているよ
うに、半導体装置を８０〜２５０℃の熱水に５〜１００
分間浸漬して、Ａｔ表面に水利酸化物膜を形成する方法
もある。
これらの方法によれば、Ａ２表面に酸化膜あるいは水利
酸化物が形成され、これによる腐食軽減の効果が期待さ
れる。しかしながら、上述したように、半導体装置の構
成金属はＡｔだけとは限らず、Ｃｕ、　Ａｇ、　４２Ａ
Ｌｔｏ７等が便用されていることから、このような高温
水蒸気あるいは高温水中に曝す方法ではＡｔ及びＡｔ合
金以外の上記、半導体構成材料が腐食され、結果として
Ａｔ、Ａ２合金の腐食が軽減でれるが、その他の金属は
逆に腐食が促進されてしまうことになるが、上記方法で
は、このことまでは配慮てれていない。
嘔らに、前述した如き方法では水溶液あるいは水蒸気な
ど水分が関与することから、半導体構成金属の腐食防止
に関しては好し゛いことではない。
一方、特開昭４９−１１５７８５号公報あるいは特開昭
５１−１４０４７６号公報に示されているようにＡＩＲ
線膜上に、めっきを施こす方法もある。これらの方法で
は、Ａｔ配線上に耐貴金属をめっきするのでＡｔ配線は
腐食環境から保護され、その目的は達せられる。しかし
、電気めっきあるいは化学めっきでは、水溶液を使用し
、そのｐＨが一般的には酸性側であり、金属の若干の溶
出を伴なうこと、あるいは、めっき液中の不純物や陰イ
オンの付着等が生じるため、めっき後の洗浄、乾燥を充
分に行なう必要を生じ、工程数や処理時間が増してしま
うという問題が付随する。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記した問題点を解決し、耐湿性およ
び耐食性に優れ、極めて高い信頼性を与えることができ
る樹脂封止型半導体装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
この目的を達成するため、本発明は、特に樹脂中を透過
し、樹脂成分や不純物を溶解、抽出しながら、素子表面
に到達する腐食性イオンを含む水分と金属保護膜との関
係について考察した結果、ワイヤ嬢ンディング後の半導
体装置をＡｔ６るいはＡｔ合金と化学反応をして水に難
溶性の金属−有機物化合物を生成する有機物質を溶解し
た非水溶媒と接触させ、ＡｔあるいはＡ２合金上に、該
化合物を形成し、その後、樹脂によシ封止することを特
徴とし、これによシ優れた耐湿性および耐食性を得るも
のである。
封止樹脂中を透過して、ワイヤーおよび素子表面に到達
する水分は、透過の過程で樹脂からＣｕ　。
＋＋３＋ Ｂｒ、　　Ｎａ、　　ＮＨ４、Ｓｂ　　　などのイオｙ
ｉ抽出し、これらを含んだ比較的型導度の高い水となる
。
また、透過水のＰＨは五５〜４．０　と酸性であり、上
記の腐食性イオンの含有と相俟って、腐食性の強い水と
なシ、ワイヤーやＡｔ配線、Ａｔ電極面に到達して、そ
こに液膜を形成する。
ここで、Ａｔは両性金属であるために、液膜のＰＨが醗
性、アルカリ性のいずれにおいても溶解する。
ここで上記した如く、樹脂中を透過した水は酸性である
ためＡｔあるいはＡｔ合金は腐食、溶解する。
一方、ＡｔあるいはＡ４合金は腐食に伴って、溶出した
腐食生成物がＡｔ６るいはＡｔ合金表面を覆い（腐食保
護皮膜）、腐食の進行を妨げる作用をする。しかし、透
過水中に含まれているＣＬ　、　　Ｂｒ−などのハロゲ
ンイオンは腐食保護皮膜の破壊作用が強いため、上記し
たＡＬあるいはＡｔ合金に生成した保護皮膜が破壊され
、再びＡｔの溶解が生ずる。すなわち腐食は保護皮膜の
生成と破壊作用の競合反応である。したがってＡｔある
いはＡｔ合金表面に安定な保護物質を形成することによ
り腐食抑制が可能である。
ところで、Ａｔ６るいはＡｔ合金の腐食抑制には有機物
が好都合である。有機物には金属表面に化学的、物理的
に吸着して腐食を抑制するものと、金属と反応して、金
属−有機物の化合物を生成して腐食を抑制するものがあ
るが、半導体装置には後者の化合物形成型が好ましい。
化合物形成型の有機物としてはトリアゾール類が好まし
い。トリアゾール類の中ではベンゾトリアゾールあるい
はトリルトリアゾールが好適である。これらはアルコー
ルの如き非水溶媒に可溶であることから、所定濃度のベ
ンゾトリアゾールあるいはトリルトリアゾールを溶解し
たアルコールにワイヤボンディング後の半導体装置を浸
漬してＡｔｔ！、ＡＬ配線表面にＡｔ−ベンゾトリアゾ
ール化合物皮膜を形成することＫより保護皮膜を形成す
る。この場合Ｃｕワイヤボンディングを施した半導体装
置ではＡｔ電極、Ａｔ配線と同時ＫＣｕワイヤ表面及び
ボンディング部にＣｕ−ベンゾトリアゾール化合物が生
成するので半導体装置全体を防食できる。トリルトリア
ゾールの場合も効果は同じである。
安息香酸ナトリウム等の安息香酸化合物もまたＡｔおよ
びＡｔ合金の腐食抑制に有効であり、金属−有機物の保
護皮膜の形成は上述したベンゾトリアゾールの場合と同
様で良い。また、シュウ駿ナトリウムの如き、シュウ酸
塩も有効である。
アゼライン酸（ＨＯＯＣ（Ｃｕ鵞）７　Ｃ００Ｈ）、キ
ナルジｙｆｌｌ　（ＮＯ６Ｈａ　Ｃ００Ｈ）＋　Ｃｕｐ
ｆｅｒｒｏｎ　、　ルベアン酸、オキサミドなども有効
であり、Ａｔ　およびＡｔ合金の腐食を抑制する。
オキシンもまた、アルコールに溶解し、この中に半導体
装置を浸漬することにより、ｈｔｈるいはＡｔ合金と反
応し、その光面に安定な錯化合物を形成し、腐食を効果
的に抑制する。ここで述べた有機物以外のものでもＡＬ
６るいはＡｔ合金と反応して、表面に安定な化合物を形
成するものであれば本発明の目的は達せられる。
金属−有機物の化合物の形成はワイヤボンディング後の
半導体装置を前記、ベンゾトリアゾールの如き有機物を
溶解した非水溶媒と接触させることによシ行なわれる。
接触畜せる方法はスプレーあるいは浸漬あるいは塗布な
ど、いずれの方法でも良いが、単純で且つ確実な方法は
浸漬である。
アルコールの如き非水溶媒に浸漬することＫよシ金属−
有機物の化合物を形成後、該溶媒液中から半導体装置を
引き上げるだけで、半導体装置は乾燥されるので、洗浄
や強制乾燥はほとんど必要ない。
ワイヤボンディング後の半導体装置のＡｔ電極。
Ａｔ配線、ざらにボンディングワイヤ表面に金属−有機
物の化合物皮膜を形成することの利点は耐食性向上の他
に、封止樹脂との密着性が向上することである。これは
金属のみの表面に比較して、金属−有機物の化合物が表
面に形成されることにより表面粗さが大きくなることお
よび有機物と樹脂との相性の良さによるものである。密
着性が向上することにより外界すなわち封止樹脂とリー
ドフレーム界面からの水分の侵入が阻止される。また完
全に阻止が出来ない場合でも素子表面に到達するまでの
時間を著しく長くできる九め半導体装置としての信頼性
が向上する。
〔発明の実施例〕
まず、本発明の効果を知るための実験例について説明す
ると、この実験では、まず９９．９９％ＡｔおよびＡＡ
−２４’Ｓｉ合金板を電解研摩して試験片とした。
試験片は２５ｍ　Ｘ　２　Ｄｉｍ　Ｘ　２ｕｔの板であ
る。この試験片を各種の濃度に調整したベンゾトリアゾ
ール、トリルトリアゾール、安息香酸ナトリウム、アゼ
ライン酸、キナルジン酸、ルベアン酸、タップフエロン
（Ｃｕｐｆｅｒｒｏｎ）のエチルアルコール溶液に４０
℃で３分間浸漬し、取シ出して乾燥し九。
上記の処理を施した試験片を封止樹脂を熱水に浸漬して
溶出成分を抽出し之粂件を模擬した次の溶液中に浸漬し
、ＡＣインピーダンス法により腐食抵抗を測定した。
試験液：　Ｃｔ　　５５ｐｐｍ、　ＰＨ４，８０℃その
結果を第１表に示す。
第　　１　　表 この第１表から明らかなように、比較例である無処理の
９９．９９％ＡｔおよびＡｔ−２％ｓｉの腐食抵抗に比
較して、本発明で採用している処理を施して表面にＡｔ
−有機物の化合物を形成した場合は腐食抵抗が著しく増
大し、腐食し難いことがわかる。
次に１本発明の一実施例について説明する。
〔実施列〕
図はＣｕワイヤボンディング半導体装置による本発明の
一実施例で、以下、この実施ｆＤＫついて説明する。
シリコンチップ１をリードフレーム２上にマウントし、
Ｃｕワイヤ５をリードフレーム２のＡｇ電極４とシリコ
ンチップ１のＡｔ電極５にボンディングする。その後、
この半導体装置を０．１６Ｍ／を濃度のベンゾ）　ＩＪ
アゾールを溶解したエチルアルコール溶液に４０℃で５
分間浸漬して、表面に金属−有機物の化合物を形成し、
該溶液から引き上げ乾燥する。リードフレームのＡｇ電
極４表面にはＡｇ−ベンゾトリアゾール膜６が、Ｃｕワ
イヤ５の表面にはＣｕ−ベンゾ）　ＩＪアゾール膜７が
、シリコンテップ１のＡｔ電極５の表面にはＡｔ−ベン
ゾトリアゾール膜８が形成される。その後に封止樹脂９
で封止する。これによりリードフレーム２と封止樹脂９
の界面から水分が侵入しても、耐食性のＡｇ−ベンゾト
リアゾール膜、Ｃｕ−ベンゾトリアゾール膜、ＡＡ−ベ
ンゾトリアゾール膜により電極およびワイヤが保護され
て優れ九耐湿性を発揮する。
さらに、Ｃｕ−ベンゾトリアゾールと封止樹脂の密着性
が改善されるので、シリコンチップへの水分の侵入を防
止できる。
この本発明の実施Ｐ４による半導体装置と従来の無処理
のｔまのＣｕワイヤボンディング半導体装置とに対して
１２０℃のプレッシャクツカー試験全実施し、電極ある
いはワイヤの腐食による断線（不良発生）の起る時間を
測定した一果、従来品は４００時間であったのに対し、
本発明になる半導体装置は２０００時間でも断線不良は
発生せず、従って、この実施例によれば充分な耐食性が
得られ、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、樹脂封止半導体
装置への水分の侵入を著しく減じ、加えて耐食性の高い
金属−有機物化合物からなる保護皮＠を半導体構成金属
表面に形成するので極めて耐湿性及び耐食性に優れた半
導体装置を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明による半導体装置の一実施列を示す断面口で
ある。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. １．半導体素子及びこれに対する電気的接続部材の一部
    の表面に保護層を形成した上で樹脂封止してなる半導体
    装置において、上記保護層を金属−有機物の化合物で構
    成したことを特徴とする半導体装置。
  2. ２．特許請求の範囲第１項において、上記化合物が、上
    記保護層を形成すべき表面を構成している金属と有機物
    の反応生成物であることを特徴とする半導体装置。
  3. ３．特許請求の範囲第２項において、上記有機物が、上
    記反応生成物として水に難溶性の化合物を形成する物質
    であることを特徴とする半導体装置。
  4. ４．特許請求の範囲第３項において、上記有機物がトリ
    アゾール類であることを特徴とする半導体装置。
  5. ５．特許請求の範囲第２項において、上記反応生成物の
    形成が、上記保護層を形成すべき表面に対する上記有機
    物を溶解した非水溶媒の接触によつて行なわれているこ
    とを特徴とする半導体装置。
JP60128068A 1985-06-14 1985-06-14 半導体装置及び半導体装置の製造方法 Granted JPS61287155A (ja)

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