JPS62108556A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、樹脂封止型の半導体装置に係わり、特に、高
温高湿下に長時間放置しても、すぐれた信頼性を有する
半導体装置に関する。

（発明の背景〕 従来、樹脂封止型の半導体装置は、セラミックス封止型
の半導体装置に比べて、高温高湿状態（例えば、６５〜
８５℃、９５％相対湿度雰囲気中、あるいは１２１℃、
２気圧過飽和水蒸気中）での動作信頼性の点で劣ってい
る。

樹脂封止型の半導体装置においては、樹脂硬化物中を吸
湿、透過する水分や、樹脂とリード線との隙間あるいは
樹脂と半導体素子との界面に生ずる隙間を通じて外部か
ら封止品の内部に、水分が浸入し、素子上のＡＱ配線（
特にポンディングパッド部）が腐食断線し易いためであ
る。

従来、この対策としては、樹脂硬化物の疎水化素子表面
のカップリング剤処理により、樹脂との接着性を図る方
法、カップリング剤を配合した樹脂組成物で封止する方
法などが提案されている。

しかし、樹脂封止型半導体装置の産業用途への適用が検
討されている現在、これらの方法によっても、耐湿信頼
性の確保は、未だ充分とは言えず、更にすぐれた樹脂封
止型半導体装置の開発が強く望まれている。

一方、メモリ用ＬＳＩなどに於いては、高密度化、高集
積度化のすう勢が著るしく、１セル当りの電荷容量が益
々小さくなってきた。このため。

封止用樹脂組成物中の無機質充填材中に微量含まれてい
るウラン、トリウムから発生するα線エネルギにより、
セル中の電荷容量の調節動作に不良を生ざる（ソフトエ
ラー）問題がある。

この対策の一つとして、半導体素子及びリード線と封止
材料との間に高純度のα線遮蔽材（例えば、ポリイミド
、シリコーンゲルなど）を設けることが行われている。

しかし、これらのα線遮蔽材は、半導体素子との密着性
、接着性に劣り、上記したＡＱ配線の腐食を防止する観
点からは、マイナス要因である。なお、この種の技術と
して関連するものに、例えば、特開昭６０−８３０９号
がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記の状況に鑑みてなされたものであ
る。

〔発明の概要〕

本発明は、半導体素子及びリード線上に、少なくとも、
含窒素フルオロカーボン重合体を含む樹脂組成物を被覆
してなる半導体装置。

含窒素フルオロカーボン重合体が、ペルフルオロカーボ
ン重合体鎖からなる主鎖と、これに結合したペンダント
鎖からなり、そのペンダント鎖の末端に一般式 ％式％ （式中Ｒ１及びＲｚは低級アルキル基又はＲ１及びＲ２
が一体となって形成しているテトラメチレン基もしくは
ペンタメチレン基を表わす）で表わされる第３級アミノ
基を有することを特徴とする半導体装置。また、前記含
窒素フルオロカーボン重合体のペンダント鎖が一般式 （式中又はフッ素原子、塩素原子又は−ＣＦ３基であり
　Ｒ１及びＲＺは低級アルキル基又はＲ１とＲ２が一体
となって形成しているテトラメチレン基もしくはペンタ
メチレン基を表わし、ＱはＯないし５の整数、ｍは０又
は１、ｎは１ないし５の整数を表わすが、これらの数は
ペンダントごとに異なってよい。）で表わされる構造で
あることを特徴とする半導体装置。

また、前記含窒素フルオロカーボン重合体の主鎖が一般
式 （式中ｐ及びｑは整数を表わし、その比ｐ　／　ｑは２
ないし１６の範囲内にある）で表わされる反復単位から
なる線状ベルフルオロカーボンランダ！１重合体鎖であ
ることを特徴とする半導体装置。

また、半導体素子及びリード線上に、少なくとも、含窒
素フルオロカーボン重合体とへテロ環ポリマを含む樹脂
組成物を被覆し、次いで無機質充填材を含む樹脂組成物
で封止してなる半導体装置。

また、前記の無機質充填材を含む樹脂組成物が多官能エ
ポキシ化合物と、含窒素フルオロカーボン重合体とを含
むことを特徴とする半導体装置である。

半導体素子及びリード線上に、少なくとも、含窒素フル
オロカーボン重合体とへテロ環ポリマを含む樹脂組成物
を被覆し、次いで無機質充填材を含む樹脂組成物で封止
してなる半導体装置。

含窒素フルオロカーボン重合体が、ペルフルオロカーボ
ン重合体鎖からなる主鎖と、これに結合したペンダント
鎖からなり、そのペンダント鎖の末端に一般式 −ＣＲ２−Ｎ　Ｒ”Ｒ” （式中Ｒ１及びＲ２は低級アルキル基又はＲ１７３びＲ
２が一体となって形成しているテトラメチしン基もしく
はペンタメチレン基を表わす）で表土される第３級アミ
ノ基を有することを特徴とすお半導体装置。

ペンダント鎖が一般式 （式中Ｘはフッ素原子、塩素原子又は−〇　Ｆ　ａ邦で
あり、Ｒ１及びＲ２は低級アルキル基又はＲ１とＲ２が
一体となって形成しているテトラメチレン基もしくはペ
ンタメチレン基を表わし、Ωは〇ないし５の整数、ｍは
０又は１、ｎは１ないし５の整数を表わすが、これらの
数はペンダントごとに異なってよい、）で表わされる構
造である半導体装置。

主鎖が一般式 ％式％ （式中Ｐ及びｑは整数を表わし、その比ｐ／ｑは２ない
し１６の範囲内にある）で表わされる反復単位からなる
線状ペルフルオロカーボンランダム重合体鎖である半導
体装置。

ペテロ環ポリマが、ポリイミドであることを特徴とする
半導体装置。

無機質充填材を含む樹脂組成物が、エポキシ樹脂組成物
であることを特徴とする半導体装置。

本発明において、用いうる含窒素フルオロカーボン重合
体としては、例えば、 （１）　−＋−４ＣＦｚ　ＣＦｚＨＣＦｚ　ＣＦ　＋−
モｐ’ｌｑ’ ＣＦｚ ５Ｃ−ＣＦ ０−ＣＦｚ　ＣＦｚ　ＣＨｚＮ（ＣＨｚ）２ＣＦｚ ＣＦ２ＣＦＺ　ＣＦ２ＧＨｚＮ（ＣＨｚ）ｚＣＨｚＮ（
ＣＨｚ）ｚ 「 ＣＦｚＣＦｘＣＨｚＮ（ＣＨｚＣＨ２）ｇＦ２ 薯 ＣＦｚ ＣＦｚ−ＣＦ ０−ＣＦ２　ＣＨ２Ｎ（ＣＨｚ）ｚ ＣＦ２ などがある。

また、本発明の複覆用樹脂組成物において用いうる。ヘ
テロ環ポリマとしては、ポリイミド、ポリベンズイミダ
ゾール、ポリベンズチアゾール、ポリオキサジアゾール
、ポリピラゾール、ポリキノキサリン、ポリチアゾール
、ポリテトラアゾピレン、ポリ−４−フェニル−１，２
，４−トリアゾール、ポリキナゾリンジオン、ポリベン
ゾオキザジソジオンなどがある。また、上記へテロ環ポ
リマの骨格中に、アミド結合、エステル結合、エーテル
結合、スルフィド結合、スルホン結合、ウレタン結合、
シロキサン結合などを含むことも出来る。

上記へテロ環ポリマの中では、特にポリイミドが素子上
への塗膜性の点より有効である。ポリイミドの中でも特
に、ビフェニルテトラカルボン酸無水物とジアミンとの
脱水縮合反応によって得られるポリイミドが、素子に対
する応力が小さく有効である。

また、本発明においては、素子上に予めカップリング剤
を処理して用いつる。カップリング剤としては、エポキ
シシラン、アミノシラン、メルカプトシラン、フルオロ
シラン、ビニルシランなど公知のシラン系カップリング
剤、アルミニラＡ　。

チタン、ジルコニウムなどの金属アルコキサイドあるい
はキレート系ジルコアルミネート系などの公知のカップ
リング剤、などがある。

また本発明において用いることが出来る封止用樹脂組成
物としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、
メラミン樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、付加型ポリイミ
ド樹脂、シリコーン樹脂、ポリパラビニルフェノール樹
脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミ
ド、ポリエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ
プロピレンなどがある。

これらの中でも、エポキシ樹脂組成物は封止用樹脂組成
物として有用である。

これらの樹脂組成物中には、上記した含窒素フルオロカ
ーボン重合体を添加し配合組成物とすることも出来る。

この場合には、素子上に予め、被覆層を設けることなく
、直接、封止用樹脂組成物で封止成形しても差しつかえ
はない。

エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールＡのジグ
リシジルエーテル、ブタジエンジエポキサイド、３，４
−エポキシシクロヘキシルメチル−（３，４−エポキシ
）シクロヘキサンカルボキシレート、ビニルシクロヘキ
サンジオキサイド、４．４′−ジ（１，２−エポキシエ
チル）ジフェニルエーテル、４．４’　−（１，２−エ
ポキシエチル）ビフェニル、２，２−ビス（３，４−エ
ポキシシクロヘキシル）プロパン、レゾルシンのジグリ
シジルエーテル、フロログルシンのジグリシジルエーテ
ル、メチルフロログルシンのジグリシジルエーテル、ビ
ス−（２，３’−エポキシシクロペンチル）エーテル、
２−（３，４−エポキシ）シクロヘキサン−５，５−ス
ピロ（３，４−エポキシ）−シクロヘキサン−ｍ−ジオ
キサン、ビス−（３，４−エポキシ−６−メチルシクロ
ヘキシル）アジペート、Ｎ、Ｎ’　−ｍ−フェニレンビ
ス（４，５−エポキシ−１，２−シクロヘキサン）ジカ
ルボキシイミドなどの２官能のエポキシ化合物、バラア
ミノフェノールのトリグリシジルエーテル、ポリアリル
グリシジルエーテル、１，３゜５−トリ（１，２−エポ
キシエチル）ベンゼン、２．２’　、４．４’−テトラ
グリシドキシベンゾフニノン、フエノールホルムルデヒ
ドノボラックのポリグリシジエーテル、グリセリンのト
リグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンのトリ
グリシジルエーテルなど３官能以上のエポキシ化合物が
用いられる。

また、次式 で表わされるトリス（ヒドロキシフェニル）メタンベー
スのエポキシ化合物は本発明の被覆用、封止用を問わず
樹脂組成物の素子に対する低応力化。

高絶縁性付与の観点から有効である。

上記化合物は、用途、目的に応じて１種以上併用して使
用することも出来る。これらのエポキシ樹脂には硬化剤
が併用される。それらは、垣内弘著：エポキシ樹脂（昭
和４５年９月発行）１０９〜１４９ページ、Ｌｅｅ、Ｎ
ｅｖｉｌｌａ著：　ＩＩＥｐｏｘｙ　Ｒｅｓｉｎｓ（Ｍ
　ｃ　Ｇｒａｙ−１１ｉ１１　Ｂｏｏｋ　Ｃｏｍｐａｎ
ｙ　Ｉｎｃ、Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ。

１９５７年発行）６３〜１４１ページ、Ｐ　ｍ　Ｅ　、
Ｂｒｕｎｉｓ著；　Ｅｐｏｘｙ　Ｒｅ５ｉｎｓ　Ｔｅｃ
ｈｎｏｌｏｇｙ　（ＩｎｔｅｒｓｃｉａｎｃｅＰｕｂｌ
ｉｓｈｅｒｓ、Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ’、１９６８年発行）
４５〜１１１ページなどに記載の化合物であり、例えば
脂肪族ポリアミン、芳香族ポリアミン、第２および第３
アミンを含むアミン類、カルボン酸類、カルボン酸無水
物類、脂肪族および芳香族ポリアミドオリゴマーおよび
ポリマー類、三フッ化ホウ素−アミンコンプレックス類
、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ウレア樹脂、ウレタ
ン樹脂などの合成樹脂初期縮合物類、その他、ジシアン
ジアミド、カルボン酸ヒドラジド、ポリアミノマレイミ
ド類などがある。

上記硬化剤は、用途、目的に応じて１種以上使用するこ
とが出来る。

特に、フェノールボラック樹脂は、硬化樹脂の金属イン
ナートに対する密着性、成形時の作業性などの点から、
上記半導体封止用材料の硬化剤成分として、好適である
。

該樹脂組成物には、エポキシ化合物とノボラック型フェ
ノール樹脂の硬化反応を促進する効果が知られている公
知の触媒を使用することが出来る。

かかる触媒としては、例えば、トリエタノールアミン、
テトラメチルブタンジアミン、テトラメチルペタンジア
ミン、テトラメチルヘキサンジアミン、トリエチレンジ
アミン、ジメチルアニリンなどの三級アミン、ジメチル
アミノエタノール。

ジメチルアミノペタノールなどのオキシアルキルアミン
やトリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、Ｎ−メ
チルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリンなどのアミン類
がある。

また、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド、セチ
ルトリメチルアンモニウムクロライド。

ドデシルトリメチルアンモニウムアイオダイド。

トリメチルドデシルアンモニウムクロライド、ベンジル
ジメチルテトラデシルアンモニウムクロライド、ベンジ
ルメチルパルミチルアンモニウムクロライド、アリルド
デシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ベンジルジ
メチルステアリルアンモニウムブロマイド、ステアリル
トリメチルアンモニウムクロライド、ベンジルジメチル
テトラデシルアンモニウムアセテートなどの第４級アン
モニウム塩がある。

また、２−エチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダ
ゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール。

２−メチル−４−エチルイミダゾール、１−ブチルイミ
ダゾール、１−プロピル−２−メチルイミダゾール、１
−ベンジル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチ
ル−２−メチルイミダゾール。

１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール。

１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール。

１−アジン−２−メチルイミダゾール、１−アジン−２
−ウンデシルイミダゾールなどのイミダゾール類、トリ
フェニルホスフィンテトラフェニルボレート、テトラフ
ェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリエチ
ルアミンテトラフェニルボレート、Ｎ−メチルモルホリ
ンテトラフェニルボレート、２−エチル−４−メチルイ
ミダゾールテトラフェニルボレート、２−エチル−１，
４−ジメチルイミダゾールテトラフェニルボレートなど
のテトラフェニルボロン塩などがある。

本発明においては樹脂組成物に、目的と用途に応じて、
各種の無機物質や添加剤を配合して用いることが出来る
。それらの具体例をあげればジルコン、シリカ、溶融石
英ガラス、アルミナ、水酸化アルミニウム、ガラス、石
英ガラス、ケイ酸ガルシウム２石コウ、炭酸カルシウム
、マグネサイト、クレー、カオリン、タルク、鉄粉、銅
粉、マイカ、アスベスト、炭化珪素、窒化ホウ素、二硫
化モリブデン、鉛化合物、鉛酸化物、亜鉛等、チタン白
、カーボンブラックなどの充填剤、あるいは、高級脂肪
酸、ワックス類などの離型剤、エポキシシラン、ビニル
シラン、アミノシラン、ボラン系化合物、アルニキシチ
タネート系化合物、アルミニウムキレート化合物などの
カップリング剤などである。さらに、アンチモン、リン
化合物。

臭素や塩素を含む公知の難燃化剤を用いることが出来る
。

〔発明の実施例〕

５００　ｍ　４１の三角フラスコ中に、２５０ｍｎのＮ
−メチルピロリドンを採り、含窒素フルオロカーボン重
合体として１次式 ％式％ 〔式中のｐ’　／ｑ’　＝６．４　である。〕で表わさ
れる反復単位を有する重合体を第１表に記した所定配合
量を加え９種類の素子被覆用樹脂組成物を作成した。

次いで、Ｎａ２．　Ｎα３の溶液には、それぞれポリイ
ミド前駆体（ビフェニルテトラカルボン酸＝無水物とＰ
−フェニレンジアミンとの反応により得られたポリアミ
ック酸フェス）、及びトリス（ヒドロキシフェニル）メ
タンベースのエポキシ化合物ＸＤ−９０５３（ダウケミ
カル社製）をそれぞれ別化に添加して被覆用樹脂組成物
を作成した。

次いで、該被覆用組成物は、２５６にビットメモリ用Ｌ
ＳＩ　（Ｄ−ＲＡＭ）素子上に滴下され、１０〜７０μ
ｍの膜厚の被覆層（処理条件１００℃、１ｂｔ２００℃
２時間加熱）を形成した。

この後、次に示す方法により作成されたエポキシ樹脂組
成物により、１８０℃、１．５分、７０ｈｇｆ／ｃｌの
条件でトランスファ成形され樹脂封止型半導体装置を得
た。

得られた半導体装置は、１２１℃、２気圧過飽和水蒸気
（プレッシャ、クツカニＰＣＴ）中に所定時間放置した
後、取り出され、電気的動作のチェックを拠余し、耐湿
信頼性の評価を行った。

第１表に、耐湿信頼性の評価結果を示した。

−封止用樹脂組成物の製造方法− エポキシ化合物として、ＸＤ−９０５３（エポキシ当量
、２２０）１００重量部、硬化剤として、トリメリット
酸トリグリセライド：リカレジレＴＭ丁Ａ（新日本理化
社：軟化点６５−８５℃）５０重量部、促進剤として、
トリエチルアシレテトラフェニルボレート、２重量部、
カップリング剤として、ＫＢＭ−３０３（エポキシシラ
ン：信越化学社ｍ＞２重量部、離型剤として、ステアリ
ン酸カルシウムとへキストワックスそれぞれ１重量部、
充填剤として、溶融石英ガラス粉、４５０重量部、シロ
キサン変性エポキシ樹脂３重量部１着色剤としてカーボ
ンブラック２重量部を配合した１次いで、７０〜８５℃
の２軸コニーダにより混線後、冷却粗粉砕して、封止用
樹脂組成物を作成した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体素子及びリード線上に、少なくとも含窒素フ
   ルオロカーボン重合体を含む樹脂細樹脂組成物を被覆し
   てなることを特徴とする半導体装置。 ２、ペンダント鎖が一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中Ｘはフッ素原子、塩素原子又は−ＣＦ＿１基であ
   り、Ｒ＾１及びＲ＾２は低級アルキル基又はＲ＿１とＲ
   ＿２が一体となつて形成しているテトラメチレン基もし
   くはペンタメチレン基を表わし、ｌは０ないし５の整数
   、ｍは０又は１、ｎは１ないし５の整数を表わすが、こ
   れらの数はペンダントごとに異なつてよい。）で表わさ
   れる構造である特許請求の範囲第１項記載の半導体装置
   。 ３、主気が一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中ｐ及びｑは整数を表わし、その比ｐ／ｑは２ない
   し１６の範囲内にある）で表わされる反復単位からなる
   線状ペルフルオロカーボンランダム重合体積である特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の半導体装置。