JP2674144B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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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
素子の電極パッドと外部導出線とを金属導線で結合した
後に、上記半導体素子表面に保護膜を形成する半導体装
置の製造方法に関する。
素子の電極パッドと外部導出線とを金属導線で結合した
後に、上記半導体素子表面に保護膜を形成する半導体装
置の製造方法に関する。
一般に、半導体装置は外部からの熱的，化学的および
物理的な影響を受けて、半導体素子の電気的特性の変動
等信頼性上の問題を生じている。特に、樹脂封止型半導
体装置における半導体素子（チップ）の電極パッドと金
属導線（ボンディングワイヤ）との接続部での電極パッ
ドの腐食が深刻な問題を引き起こしている。そのため、
半導体素子の電極パッドと外部導出線（リード）とを金
属導線で結合（ボンディング）した後に、上記半導体素
子表面に400℃以下の低温で絶縁膜を形成し、半導体素
子表面を被覆・保護することを発明者は別に出願した特
許願（例えば、特願昭62−167264,特願昭62−242113）
で提案した。
物理的な影響を受けて、半導体素子の電気的特性の変動
等信頼性上の問題を生じている。特に、樹脂封止型半導
体装置における半導体素子（チップ）の電極パッドと金
属導線（ボンディングワイヤ）との接続部での電極パッ
ドの腐食が深刻な問題を引き起こしている。そのため、
半導体素子の電極パッドと外部導出線（リード）とを金
属導線で結合（ボンディング）した後に、上記半導体素
子表面に400℃以下の低温で絶縁膜を形成し、半導体素
子表面を被覆・保護することを発明者は別に出願した特
許願（例えば、特願昭62−167264,特願昭62−242113）
で提案した。
上述した絶縁膜による被覆保護技術は半導体素子表面
が清浄であって初めて腐食効果をあげることが可能とな
る。しかし、実際には半導体装置を製造する際に、半導
体素子表面には種々の不純物が付着する可能性がある。
例えば、半導体素子を製造する拡散工程においては、ド
ライエッチング等に際して、半導体素子上に形成された
電極Alパッド上に不純物（とくに、フッ素）が残留する
ことがある（例えば、日経マイクロデバイス1986年１月
号,96頁）。あるいは、半導体素子をパッケージングす
る組立工程においても、様々な不純物による汚染のある
ことが報告されている（月間Sewiconductor World 1987
年９月,63〜69頁）。そのため、従来の絶縁膜の被覆保
護技術は安定した防食作用が再現されないという欠点が
あった。
が清浄であって初めて腐食効果をあげることが可能とな
る。しかし、実際には半導体装置を製造する際に、半導
体素子表面には種々の不純物が付着する可能性がある。
例えば、半導体素子を製造する拡散工程においては、ド
ライエッチング等に際して、半導体素子上に形成された
電極Alパッド上に不純物（とくに、フッ素）が残留する
ことがある（例えば、日経マイクロデバイス1986年１月
号,96頁）。あるいは、半導体素子をパッケージングす
る組立工程においても、様々な不純物による汚染のある
ことが報告されている（月間Sewiconductor World 1987
年９月,63〜69頁）。そのため、従来の絶縁膜の被覆保
護技術は安定した防食作用が再現されないという欠点が
あった。
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子の電極
パッドと外部導出線とが金属導線により接続された半導
体素子表面を絶縁膜で被覆保護する半導体装置の製造に
おいて、上記絶縁膜の被覆前に半導体素子表面を洗浄す
る工程を有している。
パッドと外部導出線とが金属導線により接続された半導
体素子表面を絶縁膜で被覆保護する半導体装置の製造に
おいて、上記絶縁膜の被覆前に半導体素子表面を洗浄す
る工程を有している。
そして、この洗浄工程としては具体的には、不活性気
体放電により半導体素子表面をスパッタエッチングする
方法、またはO3ガス雰囲気において半導体素子表面を晒
す方法等がある。
体放電により半導体素子表面をスパッタエッチングする
方法、またはO3ガス雰囲気において半導体素子表面を晒
す方法等がある。
本発明は、清浄な半導体素子表面を形成した後に絶縁
膜を形成することによって耐湿性の高い半導体装置を再
現性よく製造できる。
膜を形成することによって耐湿性の高い半導体装置を再
現性よく製造できる。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は、本発明の第１の実施例に使用したアルゴン
スパッタリング装置の概略図である。101は反応炉、102
は試料、103は下部電極である。下部電極103は、ブロッ
キングコンデンサー104を介して高周波電源105に接続さ
れている。106は上部電極、107はアルゴンガス導入管、
108は真空排気管である。
スパッタリング装置の概略図である。101は反応炉、102
は試料、103は下部電極である。下部電極103は、ブロッ
キングコンデンサー104を介して高周波電源105に接続さ
れている。106は上部電極、107はアルゴンガス導入管、
108は真空排気管である。
スパッタリング装置の反応炉101の中の下部電極103上
に試料102を設置し、アルゴンガスを放電させることに
より、試料102表面はアルゴンイオンによりスパッタリ
ングされる。例えば、Arガス圧力を8mTorrに保ち、300W
の高周波を印加して形成した放電アルゴン中に、アルミ
ニウム薄膜を成長した試料を設置した場合、アルミニウ
ム薄膜は約100Å/minの速さでエッチングされる。その
結果、清浄なアルミニウム表面を１〜２分で得ることが
可能である。
に試料102を設置し、アルゴンガスを放電させることに
より、試料102表面はアルゴンイオンによりスパッタリ
ングされる。例えば、Arガス圧力を8mTorrに保ち、300W
の高周波を印加して形成した放電アルゴン中に、アルミ
ニウム薄膜を成長した試料を設置した場合、アルミニウ
ム薄膜は約100Å/minの速さでエッチングされる。その
結果、清浄なアルミニウム表面を１〜２分で得ることが
可能である。
第２図（ａ）〜（ｄ）に本発明の第１の実施例の主な
工程を示す。第２図（ａ）は第１図の反応炉101に入れ
るべき試料102の断面図であり、リードフレーム202上に
半導体素子（チップ）203がマウントされ、金線205によ
りボンディングされている様子を示す。201,202はリー
ドフレームであり、201はその外部導出線（リード）と
なる部分、202は半導体素子をマウントする部分であ
る。203は半導体素子（チップ）であり、204は半導体素
子203上に形成されたアルミニウム電極パッド、205は保
護膜である。また、206は電極204および外部導出線201
を接続する金線（ボンディングワイヤ）である。
工程を示す。第２図（ａ）は第１図の反応炉101に入れ
るべき試料102の断面図であり、リードフレーム202上に
半導体素子（チップ）203がマウントされ、金線205によ
りボンディングされている様子を示す。201,202はリー
ドフレームであり、201はその外部導出線（リード）と
なる部分、202は半導体素子をマウントする部分であ
る。203は半導体素子（チップ）であり、204は半導体素
子203上に形成されたアルミニウム電極パッド、205は保
護膜である。また、206は電極204および外部導出線201
を接続する金線（ボンディングワイヤ）である。
第２図（ｂ）は、第１図の反応炉101に第２図（ａ）
に示した試料を入れてアルゴンにより表面がスパッタエ
ッチングされている状態を示す。図において207は放電
アルゴンを示す。例えば、圧力0.8mTorrのアルゴンを30
0Wの高周波電圧を印加して形成した放電アルゴンに１分
間晒すことにより、電極パッド204,保護膜205,および金
線206等の表面を清浄化することができる。
に示した試料を入れてアルゴンにより表面がスパッタエ
ッチングされている状態を示す。図において207は放電
アルゴンを示す。例えば、圧力0.8mTorrのアルゴンを30
0Wの高周波電圧を印加して形成した放電アルゴンに１分
間晒すことにより、電極パッド204,保護膜205,および金
線206等の表面を清浄化することができる。
第２図（ｃ）は、成長温度200〜250℃で化学気相成長
（CVD）により絶縁膜208を半導体素子203に被覆した様
子を示す。絶縁膜208としては、シリコン酸化膜（SI
O2），シリコン窒化膜（SiN），シリコン酸化窒化膜（S
iON）が適当である。
（CVD）により絶縁膜208を半導体素子203に被覆した様
子を示す。絶縁膜208としては、シリコン酸化膜（SI
O2），シリコン窒化膜（SiN），シリコン酸化窒化膜（S
iON）が適当である。
最後に、第２図（ｄ）に樹脂封止を行い、リードフレ
ーム201を切断・整形し、製品として完成した半導体装
置を示す。ここで、209は封入樹脂である。
ーム201を切断・整形し、製品として完成した半導体装
置を示す。ここで、209は封入樹脂である。
一般に、樹脂封止型半導体装置の耐湿不良モードは、
半導体素子203上に形成された金属電極（パッド）204の
腐食であり、この腐食はイオン性不純物と水分の存在に
より著しく加速される。上記第２図（ａ）〜（ｄ）に示
したように、本発明の半導体装置の製造方法によれば半
導体素子203表面および電極パッド204表面は放電アルゴ
ンにてスパッタエッチングされ清浄な表面が形成され、
次いで絶縁膜208に被覆・保護されている。電極パッド2
04表面は、絶縁膜208で覆われているので封入樹脂207と
は直接接することなく、常に清浄である。この結果、耐
湿性を飛躍的に向上させた半導体装置を製造することが
可能となる。
半導体素子203上に形成された金属電極（パッド）204の
腐食であり、この腐食はイオン性不純物と水分の存在に
より著しく加速される。上記第２図（ａ）〜（ｄ）に示
したように、本発明の半導体装置の製造方法によれば半
導体素子203表面および電極パッド204表面は放電アルゴ
ンにてスパッタエッチングされ清浄な表面が形成され、
次いで絶縁膜208に被覆・保護されている。電極パッド2
04表面は、絶縁膜208で覆われているので封入樹脂207と
は直接接することなく、常に清浄である。この結果、耐
湿性を飛躍的に向上させた半導体装置を製造することが
可能となる。
以上の説明からも明らかなように、第２図（ｂ）で示
した半導体素子203表面の洗浄工程は重要である。その
理由は、半導体素子203表面にイオン性不純物が付着し
ていたならば、絶縁膜208で半導体素子203表面および電
極パッド204表面を被覆・保護して外部からの不純物の
侵入を防止しても、半導体素子203表面に付着したイオ
ン性不純物によって電極パッド204の腐食が進行してし
まうためである。
した半導体素子203表面の洗浄工程は重要である。その
理由は、半導体素子203表面にイオン性不純物が付着し
ていたならば、絶縁膜208で半導体素子203表面および電
極パッド204表面を被覆・保護して外部からの不純物の
侵入を防止しても、半導体素子203表面に付着したイオ
ン性不純物によって電極パッド204の腐食が進行してし
まうためである。
通常、電極204表面は、電極パッド204部を含む金属配
線、および電極パッド上の保護膜のドライエッチングに
よるエッチングガスからの不純物汚染が認められてい
る。多くの場合、電極パッド204表面はフッ素炭素等が
オージェ電子分光法により検出されるが、本実施例のア
ルゴンスパッタエッチング工程を用いることにより、こ
れらは全く検出されることが確められた。
線、および電極パッド上の保護膜のドライエッチングに
よるエッチングガスからの不純物汚染が認められてい
る。多くの場合、電極パッド204表面はフッ素炭素等が
オージェ電子分光法により検出されるが、本実施例のア
ルゴンスパッタエッチング工程を用いることにより、こ
れらは全く検出されることが確められた。
第３図は本発明の第２の実施例に使用したオゾン洗浄
装置の概略図を示す。301は反応炉、302は試料102を設
置するサセプター、303は試料102を加熱するヒータ、30
4はオゾン導入管、305は排気管である。また、306は酸
素ガス供給管、307はオゾン発生器であり、酸素ガス供
給管306から導入された酸素（O2）はオゾン（O3）に変
換され、オゾン導入管304に送られる。308は反応を促進
するための紫外光を照射する低圧水銀ランプである。
装置の概略図を示す。301は反応炉、302は試料102を設
置するサセプター、303は試料102を加熱するヒータ、30
4はオゾン導入管、305は排気管である。また、306は酸
素ガス供給管、307はオゾン発生器であり、酸素ガス供
給管306から導入された酸素（O2）はオゾン（O3）に変
換され、オゾン導入管304に送られる。308は反応を促進
するための紫外光を照射する低圧水銀ランプである。
このようなオゾン洗浄装置の反応炉301の中に、ヒー
タ303により200℃以下に加熱した試料102を置き、濃度2
00g/Nm3のオゾン（O3）を導入することにより試料表面
の不純物をオゾンとの反応により取除くことができる。
このとき、紫外光を照射することにより、試料102表面
のオゾン（O3）との反応は促進され洗浄の効果は向上す
る。
タ303により200℃以下に加熱した試料102を置き、濃度2
00g/Nm3のオゾン（O3）を導入することにより試料表面
の不純物をオゾンとの反応により取除くことができる。
このとき、紫外光を照射することにより、試料102表面
のオゾン（O3）との反応は促進され洗浄の効果は向上す
る。
第２図に示した半導体装置の製造方法において、第２
図（ｂ）の洗浄工程を上述のオゾン洗浄装置を用いた洗
浄により行い、耐湿性を向上させた半導体装置の製造が
可能である。
図（ｂ）の洗浄工程を上述のオゾン洗浄装置を用いた洗
浄により行い、耐湿性を向上させた半導体装置の製造が
可能である。
第４図に、本発明により製造した半導体装置について
耐湿性実験を行った結果を示す。試料としては、（１）
ボンディング後に絶縁膜の被覆をせず樹脂封止した従来
の半導体装置、（２）ボンディング後に洗浄せずSiO2膜
を被覆し樹脂封止した半導体装置、（３）ボンディング
後にアルゴンスパッタエッチングによる洗浄を行い、次
いで絶縁膜（SiO2）を被覆し樹脂封止を行った本発明の
第１の実施例による半導体装置、（４）ボンディング後
にオゾンによる洗浄を行い、次いで絶縁膜（SiO2）を被
覆し樹脂封止を行った本発明の第２の実施例による半導
体装置の４種類各々100個について調べた。耐湿性試験
は、240℃のハンダに試料を浸漬した後、150℃２気圧の
水蒸気釜に試料を入れ不良数を調べるRCT（プレッシャ
ー・クッカー・テスト）を行った。
耐湿性実験を行った結果を示す。試料としては、（１）
ボンディング後に絶縁膜の被覆をせず樹脂封止した従来
の半導体装置、（２）ボンディング後に洗浄せずSiO2膜
を被覆し樹脂封止した半導体装置、（３）ボンディング
後にアルゴンスパッタエッチングによる洗浄を行い、次
いで絶縁膜（SiO2）を被覆し樹脂封止を行った本発明の
第１の実施例による半導体装置、（４）ボンディング後
にオゾンによる洗浄を行い、次いで絶縁膜（SiO2）を被
覆し樹脂封止を行った本発明の第２の実施例による半導
体装置の４種類各々100個について調べた。耐湿性試験
は、240℃のハンダに試料を浸漬した後、150℃２気圧の
水蒸気釜に試料を入れ不良数を調べるRCT（プレッシャ
ー・クッカー・テスト）を行った。
ボンディング後に絶縁膜（SiO2）被覆を行わない従来
の半導体装置に対して、ボンディング後に半導体素子表
面を洗浄し絶縁膜（SiO2）の被覆を行った本発明による
半導体装置が耐湿性において優れていることが示され
る。
の半導体装置に対して、ボンディング後に半導体素子表
面を洗浄し絶縁膜（SiO2）の被覆を行った本発明による
半導体装置が耐湿性において優れていることが示され
る。
上記耐湿性試験は再現性を確認するために製造時期の
異なる半導体装置を用いて繰返し行われた。洗浄工程を
行わずにボンディング後絶縁膜（SiO2）の形成を行った
半導体装置は耐湿性試験の結果にははっきりとした再現
性がない（第４図の斜線範囲）。これに対し、本発明に
よる半導体装置の結果は再現性がよい。この事実は、半
導体装置の製造工程（拡散工程および組立工程）におい
て半導体素子表面に付着する不純物の量がばらつきがあ
ることを示している。そして、本発明による洗浄工程で
これら不純物が除去できることを示している。
異なる半導体装置を用いて繰返し行われた。洗浄工程を
行わずにボンディング後絶縁膜（SiO2）の形成を行った
半導体装置は耐湿性試験の結果にははっきりとした再現
性がない（第４図の斜線範囲）。これに対し、本発明に
よる半導体装置の結果は再現性がよい。この事実は、半
導体装置の製造工程（拡散工程および組立工程）におい
て半導体素子表面に付着する不純物の量がばらつきがあ
ることを示している。そして、本発明による洗浄工程で
これら不純物が除去できることを示している。
以上説明したように本発明は、半導体素子の電極パッ
ドと外部導出線とが金属導線で接続され、かつ少なくと
も電極パッド部分が絶縁膜により被覆された半導体装置
の製造において、前記絶縁膜による被覆工程前に半導体
素子表面を洗浄する工程を設けることによって、耐湿性
の向上した半導体装置を再現性よく実現することができ
る。
ドと外部導出線とが金属導線で接続され、かつ少なくと
も電極パッド部分が絶縁膜により被覆された半導体装置
の製造において、前記絶縁膜による被覆工程前に半導体
素子表面を洗浄する工程を設けることによって、耐湿性
の向上した半導体装置を再現性よく実現することができ
る。
また、上記実施例においては、本発明による洗浄工程
をボンディング工程後に行ったが、これに限定されるも
のではない。例えば、清浄な組立ラインにより組立工程
を行った場合、本発明による洗浄工程は絶縁膜による被
覆工程前であれば組立て工程の任意の場所で行うことが
できる。
をボンディング工程後に行ったが、これに限定されるも
のではない。例えば、清浄な組立ラインにより組立工程
を行った場合、本発明による洗浄工程は絶縁膜による被
覆工程前であれば組立て工程の任意の場所で行うことが
できる。
第１図は本発明の第１の実施例において用いられるアル
ゴンスパッタリング装置の断面図、第２図（ａ）〜
（ｄ）は本発明の第１および第２の実施例の主な工程を
説明するための断面図、第３図は第２の実施例において
用いられるオゾン洗浄装置の断面図、第４図は本発明の
効果を示すための信頼性試験の結果を示す図である。 101……反応炉、102……試料、103……下部電極、104…
…ブロッキングコンデンサー、105……高周波電源、106
……上部電極、107……アルゴンガス導入管、108……真
空排気管、201……リードフレーム（リード部）、202…
…リードフレーム（ダイパット部）、203……半導体素
子（チップ）、204……電極パッド、205……保護膜、20
6……金線、207……アルゴン放電又はオゾン、208……
絶縁膜。
ゴンスパッタリング装置の断面図、第２図（ａ）〜
（ｄ）は本発明の第１および第２の実施例の主な工程を
説明するための断面図、第３図は第２の実施例において
用いられるオゾン洗浄装置の断面図、第４図は本発明の
効果を示すための信頼性試験の結果を示す図である。 101……反応炉、102……試料、103……下部電極、104…
…ブロッキングコンデンサー、105……高周波電源、106
……上部電極、107……アルゴンガス導入管、108……真
空排気管、201……リードフレーム（リード部）、202…
…リードフレーム（ダイパット部）、203……半導体素
子（チップ）、204……電極パッド、205……保護膜、20
6……金線、207……アルゴン放電又はオゾン、208……
絶縁膜。
Claims (2)
- 【請求項１】半導体素子の電極パッドと外部導出線とが
金属導線により接続され、少なくとも前記電極パッドが
絶縁膜により被覆された半導体装置の製造方法におい
て、オゾンガスを発生するオゾン発生器及び前記オゾン
発生器と独立して設けられた反応炉とを備え、前記絶縁
膜による被覆工程の前に、前記反応炉に前記半導体素子
を配置する工程と、前記オゾンガス発生器にて発生した
前記オゾンガスを前記反応炉に導入して前記半導体素子
を前記オゾンガス雰囲気中に放置し少なくとも前記電極
パッド表面を洗浄する工程を有することを特徴とする半
導体装置の製造方法。 - 【請求項２】前記電極パッド表面を洗浄する工程のとき
前記半導体素子表面に紫外線を照射することを特徴とす
る請求項２記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63261820A JP2674144B2 (ja) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63261820A JP2674144B2 (ja) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02106942A JPH02106942A (ja) | 1990-04-19 |
| JP2674144B2 true JP2674144B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
ID=17367182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63261820A Expired - Lifetime JP2674144B2 (ja) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2674144B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5852331B2 (ja) * | 1976-01-30 | 1983-11-22 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置およびその製法 |
| JPS56116633A (en) * | 1980-02-20 | 1981-09-12 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
| JPS61101040A (ja) * | 1984-10-24 | 1986-05-19 | Hitachi Ltd | ボンデイング装置 |
| JPS63244660A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-12 | Hitachi Cable Ltd | 半導体装置の組立方法 |
-
1988
- 1988-10-17 JP JP63261820A patent/JP2674144B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02106942A (ja) | 1990-04-19 |
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