JPS6346981B2 - - Google Patents

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JPS6346981B2
JPS6346981B2 JP55119817A JP11981780A JPS6346981B2 JP S6346981 B2 JPS6346981 B2 JP S6346981B2 JP 55119817 A JP55119817 A JP 55119817A JP 11981780 A JP11981780 A JP 11981780A JP S6346981 B2 JPS6346981 B2 JP S6346981B2
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corner
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Tatsu Ito
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は樹脂封止型半導体装置におけるガード
リング構造に関する。
論理回路を含むLSI等において、第１図、第１
Ａ図に示すように半導体基板（チツプ）１の一主
面にアクテイブ領域を構成する半導体素子領域２
が形成され、基板周辺部表面の絶縁膜３上にアル
ミニウム膜からなる配線４、ボンデイングパツド
５とその外側に反転層防止のためのガードリング
６を設けてこれをグランドラインGNDに接続し、
上記パツド部５を露出するようにチツプ表面をリ
ンシリケートガラス（PSG）、シリコンナイトラ
イド膜等のパツシベーシヨンで覆つた構造が知ら
れている。このような構造の半導体素子をレジン
で封止した場合、モールドレジンによる強い応力
が特にチツプ周辺の四隅部に大きい（強い）応力
が加わりガードリング６上及び周辺でパツシベー
シヨン膜のクラツクが生ずることがわかつた。
また、かかる構造の半導体素子を高温高湿雰囲
気中で耐湿テストを行なつた場合に、層間絶縁膜
であるPSG（リン酸化物含有シリケート・ガラ
ス）膜のリン溶出を生じ、被覆パツシベーシヨン
膜の剥離を起し、アルミニウム配線の腐食がチツ
プのアクテイブ領域まで到達し、特性劣化の原因
となることもわかつた。
本願発明者は前記したチツプコーナー部のガー
ドリング上及び周辺のパツシベーシヨン膜クラツ
ク等の欠階がアルミニウムからなるガードリング
の幅に関係することに着目して上記欠点の改良を
行なつた。したがつて本発明の目的とするところ
は樹脂封止型半導体装置における特性不良の改
善、耐湿性の向上にある。
以下本発明をいくつかの実施例にそつて具体的
に説明する。
第２図、第２Ａ図は本発明による樹脂封止型半
導体装置の一つの望ましい実施形態を示すもので
ある。
同図において、１はシリコン半導体基板、２は
基板の一主面に形成された半導体素子領域で例え
ば基板と異なる導電型の不純物が拡散等の手段に
より導入され形成されたものである。３はフイー
ルド絶縁膜で例えば厚い半導体酸化膜（SiO2膜）
からなる。８は第１の表面絶縁膜で例えば薄い
SiO2膜からなる。９は第２の表面絶縁膜で例え
ばPSG（リン酸化物含有シリケート・ガラス）膜
から形成されリンが外部より侵入するナトリウム
等の不純物のゲツタの役目を有する。１０はアル
ミニウム（Al）配線でPSG膜９及びSiO2膜８の
スルーホール（透孔）を通して半導体領域２にオ
ーミツクコンタクトする。５はアルミニウム配線
の外端子として形成されたボンデイングパツド、
６は基板周辺部にそつて形成されたガードリング
でアルミニウム膜からなる。上記基板の隅部（コ
ーナー）上のガードリングにコーナーにそつた〓
状のスリツト１０が設けられる。７はパツシベイ
シヨン膜としての絶縁膜で例えばPSG、CVD（気
相化学反応生成）SiO2プラズマ生成シリコンナ
イトライド又はSOG（スピンオン・グラス）等か
らなる。
かかる構造において、ガードリングにスリツト
を設けることにより下記の理由でパツシベーシヨ
ン膜クラツク等の欠陥を防止できる。
樹脂封止された半導体チツプ周辺部上のガード
リングにパツシベーシヨン膜クラツク等の発生す
る原因としては、第３図に示すようチツプの中心
より端部、特に隅部（コーナー）にストレスが集
中する傾向にあり、又、ガードリングのアルミニ
ウム膜の幅が大きいほど著しいことが実験的に確
められた。又、種々の実験によつてガードリング
のコーナー部にスリツトを形成するとスリツトの
幅だけガードリングの幅が少なくなり、クラツク
発生の原因が取除かれることが確認された。しか
しガードリングのアルミニウム膜の配線としての
抵抗の増大を防ぐためにはスリツトの幅はある程
度小さい面積にしなければならない。このためス
リツトはアルミニウムのリングの中央より外側に
約10μｍの幅でかつ内側コーナーをカバーする長
さとすることが適当である。ガードリングのコー
ナー部の幅を限定する手段としてスリツト以外に
小孔の配列、あるいはコーナーの内側又は外側に
テーパ部を設けるという手段でもよい。小孔の場
合10μｍ角の小孔を複数個並べると特によい。
ガードリングのコーナー部の形状とコーナー部
欠陥発生率の関係を下記の各実験例によつて示
す。
第４図はコーナーを加工しないガードリング上
のパツシベーシヨン膜クラツクのAl（アルミニウ
ム）幅依存性を示す。この場合、チツプ寸法は
4.7×4.7mm2、温度サイクルは−55℃〜150℃で20
回とする。パツシベーシヨン膜にはPSG／Ｐ−
SiN／PSG＝0.85／1.1／0.2（μｍ）３層構造及び
Ｐ−SIN／PSG＝1.1μｍ／0.2μｍの２層構造を用
いる。第５図はガードリングのコーナーの形状及
びAl膜の幅Ｌを示す。第４図に示すようにコー
ナー部欠陥率−Al幅の関係において、Ｌが小さ
いほど欠陥率の小さいことが明らかである。
第６図はガードリングのコーナー部に第７図で
示すように〓状のスリツトを形成した場合のガー
ドリング部パツシベーシヨン膜クラツクのAl膜
中スリツト幅Ｗ依存性を示す。この場合のパツシ
ベーシヨン膜は〇−〇曲線がＰ−SiN／PSG＝
1.1μｍ／0.2μｍの２層膜、△…△曲線がPSG／Ｐ
−SiN−／PSG＝0.85μｍ／1.1μｍ／0.2μｍの３層
膜である。第６図によればスリツト幅20μｍ〜
40μｍでコーナー部欠陥率が著しく低下すること
が明らかである。
第８図はガードリングコーナーに第９図Ａ，Ｂ
……Ｅに示した各種形状のスリツト、孔列を形成
した場合（形成しない場合も含む）についてのガ
ードリング部パツシベーシヨン膜クラツクのAl
膜中のスリツト及び孔列の形態依存性を示す。こ
の場合の半導体ペレツトは4.7×4.7mm角、温度サ
イクルは−55℃〜150℃20回である。パツシベー
シヨン膜は第６図の例の場合と同じである。第９
図において、Ａはスリツト等を全く加工しない場
合、Ｂは長いスリツト１１ １本の場合、Ｃは短
いスリツト１１ａ，１１ｂ，１１ｃ、３本の場
合、Ｄは孔の列１２が１列の場合、Ｅは孔の列１
２ａ，１２ｂ，１２ｃが３列の場合の各ガードリ
ングコーナー部の形状を示す。第８図からわかる
ようにスリツト及び孔列を形成した場合にコーナ
ー部の欠陥率が低下するのが明らかである。
本発明は上記実施例のみに限定されるものでは
ない。例えば、Alガードリング上に形成される
パツシベーシヨン膜の構成、形状は適宜に変形で
きる。ガードリング自体の形状は内部回路やポン
デイングパツドの配置によつて変形することがあ
りうる。封止樹脂体に関しては、ガードリング部
の表面に直接塗布するアンダコーテイング樹脂を
包含することもありうる。
本発明はガードリングを有し、層間にグラスフ
ロー等のリン高濃度膜を用いた全ての半導体装
置、特にプラスチツク封止型、LSI等に適用し、
耐湿性向上に有効である。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の半導体装置のチツプ表面の一部
を示す平面図、第１Ａ図は第１図におけるＡ−Ａ
視断面図である。第２図は本発明の一実施例によ
る半導体装置の一部を示す平面図、第２Ａ図は第
２図におけるＡ−Ａ視断面図である。第３図は樹
脂モールドストレスの分布状態を示す曲線図、第
４図はパツシベーシヨン膜クラツクのAl幅依存
性を示す曲線図、第５図は第４図のために用いら
れるコーナー形状を示すガードリングの一部平面
図である。第６図乃至第９図は本発明のための各
実験例を示すものである。これらのうち、第６図
はガードリング部パツシベーシヨン膜・クラツク
のAl膜中スリツト幅依存性を示す曲線図、第７
図は第６図のために用いられるコーナー形状を示
す平面図、第８図はガードリング部パツシベーシ
ヨン膜・クラツクのAl膜中のスリツト及び孔列
の形態依存性を示す曲線図、第９図Ａ〜Ｅは第８
図のために用いられるコーナー形状を示す各平面
図である。 １……半導体基板（チツプ）、２……半導体素
子領域、３……絶縁膜、４……配線、５……ボン
デイングパツド、６……ガードリング、７……パ
ツシベイシヨン膜、８……第１の表面絶縁膜、９
……第２の表面絶縁膜、１０……Al配線、１１
……スリツト、１２……孔。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 四角形の半導体基板の一主面に形成された素
    子領域と、上記基板の隅部を含む基板周辺部の絶
    縁膜上に形成され、上記基板の隅部において屈曲
    部を有して上記基板の一辺から隣接する他の辺に
    沿つて延在する導体膜と、上記導体膜上に形成さ
    れた保護膜とを有し、上記基板を樹脂体により封
    止した半導体装置において、上記基板の隅部にお
    ける上記導体膜の屈曲部に、上記導体膜の実質な
    幅を限定するように上記導体膜の延在方向に沿つ
    てスリツト又は孔の列を設けたことを特徴とする
    樹脂封止型半導体装置。 ２ 上記導体膜は、上記基板の中央部の絶縁膜上
    に形成された配線用導体膜より幅が広く形成され
    て成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 上記基板の周辺部および中央部にそれぞれ形
    成される導体膜はアルミニウムから成り、該導体
    膜上にはリンシリケートガラスから成る上記保護
    絶縁膜が形成されて成ることを特徴とする特許請
    求の範囲第２項記載の半導体装置。 ４ 上記スリツト又は孔の列を複数列平行に設け
    た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。
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