JPS6281034A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS6281034A
JPS6281034A JP60220830A JP22083085A JPS6281034A JP S6281034 A JPS6281034 A JP S6281034A JP 60220830 A JP60220830 A JP 60220830A JP 22083085 A JP22083085 A JP 22083085A JP S6281034 A JPS6281034 A JP S6281034A
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Japan
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oxygen plasma
bonding
plasma treatment
aluminum
corrosion
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JP60220830A
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English (en)
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Yukiyasu Sugano
菅野　幸保
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Sony Corp
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Sony Corp
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に半導体装置
の配線に用いられるアルミニウムおよびアルミニウム合
金膜の耐湿性（耐腐食性）改善に関するものである。
〔発明の概要〕
本発明は、Ｍ又はＭ合金からなるボンディングパッド部
にワイヤボンディングを行う際に、ワイヤボンディング
前の熱処理工程の後又はワイヤボンディング後に半導体
ウェー八を酸素プラズマ中に置いてボンディングパット
表面に酸化膜を形成することによって、半導体装置の配
線に用いられるＡＩ及びＡ１合金膜の耐湿性を改善した
ものである。
〔従来の技術〕
ＬＳＩ等の半導体装置における信顛性不良発生内容で最
も多いものにＡＩ配線のコロ−ジョンによるオープン現
象がある。これはプラスチックパッケージ内への水の侵
入や不純物の侵入によって起こるものであるが、多くの
場合、ＰＳＧとＭのかかわりの中で起きている。
第４図Ａはプラスチックパッケージ内のＩＣチップへの
水の侵入径路を示している。Ｍの腐蝕は、パッケージ表
面あるいは金属との接着面から入り込み、ＰＳＧのクラ
ックやピンホールを通ってチップ表面に到達する水分が
、電池作用により負の電位にある部分（カソード部）の
Ｍを腐蝕させることによって起こる。さらにＰＳＧ中に
含まれているリンガラス成分や、吸蔵されている水分が
直接Ｍ配線にアタックして、コロ−ジョンを起こさせる
こともある。Ａ１表面の電位分布は、バイアス印加状態
ではきわめてはっきりしており、マイナス側のボンディ
ングパッドがまず腐蝕を開始することも知られている。
Ｍのコロ−ジョンは次のように進行する。
カソード側（−）　　２　Ｈ”＋　２　ｅ−＝Ｈ２アノ
ード側（＋）２　Ｈ，Ｏ→０２＋　４　Ｈ”＋　４　ｅ
−アノード側はＭ２Ｏ，が生成されて電極を覆うので反
応が停止するが、カソード側では、３　ＡＺ　＋６　Ｈ
＋→２ｊＶ”＋　３　ＨｚＭ”＋３０Ｈ−→Ａｆ　（Ｏ
Ｈ）　３ のようにＭは溶解し、さらにＮａ＋の存在などにより促
進される。またＣＩが存在することにより、Ａｆ　（Ｏ
Ｈ）３　＋Ｃｌ−→／Ｕ　（ＯＨ）ｚＣｊ！　＋　ＯＨ
−ｋｌ＋　４　Ｃｌ−”ＰＪ（ＣＪｔ）−＋　３　ｅ−
ＡＩＣＣｌ　ａ）−＋　３　ＨｚＯ−Ａｌ（ＯＨ）：ｌ
＋３　Ｈ”＋　４　Ｏｆｆ− 等のような反応が起きて、コロ−ジョンが促進される。
（工業調査会１９８４年４月２５日発行、前田和夫著［
最新ＬＳＩプロセス技術Ｊ　Ｐ、Ｐ、５２９〜５３０）
〔発明が解決しようとする問題点〕 アルミニウムおよびアルミニウム合金膜は広く半導体装
置の内部配線に用いられている。しかし、アルミニウム
は水分と反応を起こし、腐食することが知られている。
アルミニウム配線の腐食は半導体装置の故障モードの中
で大きな割合を占めており、耐湿性改善は信頼性向上の
点から重要である。
配線のほとんどの部分はパシベーション膜で保護されて
いるために腐食しにくいが、第４図に示されるようにボ
ンディングパッド部はＭ膜が、露出した形になっている
。このため、第４図Ｂに示されるようにこの部分から腐
食が発生して／ｕ（ＯＨ）ｚｌｏが形成され、ついには
Ａｔパット部３が断線に至る例が多く見受けられる。
特に樹脂封止品においては、不可避的に水分の侵入があ
るため、ポールボンディング後、コーティング剤を塗布
したり、光ＣＶＤ膜を形成したりする試みがあるが、工
数、経費がかかるため、より簡便な方法が求められてい
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明においては、パシベーション膜を形成した半導体
ウェーハにまずポールボンディング°を行い、その後酸
素プラズマ処理を行って、露出しているＡｔパット部の
表面に酸化膜を形成する。
もし、ポールボンディング前に酸素プラズマ処理を行っ
た場合には、その後の熱工程でアルミニウムが塑性変形
を起こし、表面酸化膜が破壊されることがある。またポ
ールボンディングの際の機械的な力によっても表面酸化
膜が破られる。このためボンディングを行った後に酸素
プラズマ処理を行うことが有効となる。
〔作用〕
Ｍの腐食では、まず表面酸化膜が溶けてなくなり、その
後水酸化反応が起こる。そこで本発明では、酸素プラズ
マ処理により、ボンディングパッド部のアルミニウム酸
化膜の膜厚を厚くし、腐食発生までの時間を延ばすこと
により、耐湿性を改善しようとするものである。
〔実施例〕
第１図Ａのようにボンディングパッド部分が窓明けされ
た半導体ペレットをペレット裏面の八Ｕと半導体ウェー
ハのＳｉとの共晶反応を起こさせ、かつペレット表面の
Ｍ電極とＳｉとのオーミックコンタクトをとるために４
００℃で熱処理を行った後、第１図Ｂのように金線７を
ポールボンディングする。
次に第１図Ｃのように１　ｍｍ　Ｔｏｒｒ、３００Ｗ、
　３０分の酸素プラズマ処理を施してＡ！ボンディング
パッド部３の表面に酸化膜１２を形成する。本実施例で
はこれを４８ピンＱＵＩＰに組み立て、樹脂封止を行っ
た。
〔効果〕
耐湿性を評価するために、酸素プラズマ処理した試料と
これを行わなかった試料を各３０個用意し、プレッシャ
ークツカーテストを行った。テスト条件は温度１２１℃
、２気圧、相対湿度１００χである・この時の累積故障
率をとったのが、第２図である。この結果酸素プラズマ
処理により、寿命がほぼ２倍にのびることがわかる。
また、酸素プラズマ処理の有無によるＭの表面酸化膜の
膜厚変化を調べたのが第３図である。第３図Ａは酸素プ
ラズマ処理を行っていないＡＩパッド部３の表面からの
酸素濃度分布を測定した結果である。これによりＡＩ電
極中の酸素濃度が表面のそれより％になる深さは４４人
であることが判る。
一方策３図Ｂは酸素プラズマ処理を行ったへ！配線電極
３の表面からの酸素濃度分布を測定した結果である。こ
れによりＡ／電極中の酸素濃度は６２．５人の深さで表
面の２になることが判る。酸素プラズマ処理により酸化
膜厚は１．５倍に増大しており、これが寿命をのばして
いることがわかる。
従来ボンディングパッド部は無防備であったが、酸素プ
ラズマ処理により、この部分のみを選択的に補強できる
ようになった。
他にボンディング剤塗布、光ＣＶＤ膜形成などにより、
パッド部を保護する方法もあるが、これらに比べ酸素プ
ラズマ処理は簡便で、安価な方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
第１図Ａ、Ｂ、Ｃは本発明の製造方法である。 第２．３図は本発明の効果を示す図である第４図Ａはプ
ラスチックパッケージのＩＣチップへの水の侵入径路を
示している。 第４図Ｂは断線したＡＩ配線を示す。 工・・・モールドｔ４ＨＩＭ　　　　２・・・パンシベ
ーション膜３・・・ボンディングパッド部 ４・・・熱酸化膜　　　　　５・・・シリコン基板１６
・・・リードフレーム ７・・・ボンディングワイヤー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. アルミニウム又はアルミニウム合金膜を表面に有するボ
    ンディングパッドにワイヤボンディングする前の熱処理
    工程の後又は、ワイヤボンディング後に上記ボンディン
    グパッドを酸素プラズマ中にさらして上記アルミニウム
    又はアルミニウム合金膜表面に酸化膜を形成することを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
JP60220830A 1985-10-03 1985-10-03 半導体装置の製造方法 Pending JPS6281034A (ja)

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