JPH01292846A - 電子装置作製方法 - 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】 ［産業上の利用分野」 この発明は半導体装置等の電子装置のワイヤボンディン
グ後の保護膜形成方法およびその後の封止に関する。

この発明は、プラスチック・モールド封止に関し、ファ
イナルコーティング用保護膜形成を半導体チップ（トラ
ンジスタまたはそれが複数個集積化された半導体装置を
以下チップという）の表面のみならず、ワイヤボンド用
パッドにボンディングされた金属細線（２５μφ）の少
なくともパッド近傍にコーティングすることにより、コ
ロ−ジョン（１１１食）を防ぐことを目的としている。

この発明は、プラスチック・モールド・パッケ−ジにお
いて、信軌性を低下する水等の湿度が単にプラスチック
・パッケージのバルクのみならず、ワイヤを伝わり侵入
する水、リードフレームの表面を伝わって侵入する水に
対しても、ブロッキング効果を有した、高信鎖性の半導
体装置を設けたことを特徴としている。

この発明は、窒化珪素等の劣化防止用の保護膜形成（フ
ァイナル・コーティング）をウェハ・レベルにて行うの
ではなく、チップをグイボンディング（ダイアタッチと
もいう）し、さらにワイヤ・ボンディングを完了した後
、チップ表面のみならずワイヤおよびアルミニューム・
パッドに対しても、同時に外部加熱をすることなく、好
ましくは室温（プラズマによる自己発熱は若干ある）で
プラズマ気相法により行うことにより、これら全ての表
面に保護膜コーティングを施し、その後にプラスチック
・モールド処理による封止を行うことを特徴としている
。

「従来の技術」 従来、本発明人による特許側（半導体装置作製方法　昭
和５８年特許願第１０６４５２号　昭和５８年６月１４
日出願）が知られている。

チップのファイナル・コーティングは、ウェハ・レベル
にて行っていた。このため、その後工程にくるワイヤ・
ボンディング用のパッド部のアルミニューム（一般には
１００μ×１００μ）はエポキシ・モールド一部に露呈
してしまっていた。

このためアルミニューム・パッドはコロ−ジョンを起こ
しやすく、半導体装置の特性劣化、信頼性低下を誘発し
てしまっていた。

本発明はかかる従来のＤＩＰにおきる信頼性の低下を防
ぐための保護膜形成方法に関するものである。

「発明の構成」 第１図は本発明構造のプラスチックＤＩＰの縦断面図を
示す。

図面において、ダイ（３５’）に密着させたチップ（２
８）と、このチップのアルミニューム・パッド（３８）
とステム（３５）との間に金線（３９）のワイヤボンド
を行い、さらにこのチップ（２８）表面、パッド（３８
）表面、ワイヤ（３９）表面（特にパッド近傍表面）に
対し、劣化防止用保護膜特に窒化珪素膜（２７）のコー
ティングを行う。

さらに好ましくはワイヤ全体のみならずステム（３５）
上面およびそこにボンディングされたワイヤの表面に対
しても、コーティング（２７’）をしたものである。

この窒化珪素膜の如き保護膜は室温において、珪化物気
体とアンモニアとを反応炉に導入し、そこに電気エネル
ギを供給するいわゆるプラズマ気相法により゛形成せし
めた。

かくの如くして、窒化珪素膜の如き劣化防止用保護膜を
３００〜５０００人、一般には約１０００人の厚さに形
成した後、公知のインジェクション・モールド法により
エポキシ（例えば４１０Ｂ）モールド法により注入・封
止させた。さらにフレームをリード部（３７）にて曲げ
、かつタイバーを切断する。さらにリード部を酸洗いを
行った後、リードにハンダメツキを行った。

かかる本発明の半導体装置の構造において、信顧性が低
下をするモールドバルクからの水の侵入（３３）、ワイ
ヤ（３９）表面を伝わる侵入（３３”）、クランクから
の水の侵入（３３”　）、　（３３””）のすべてに対
しコロ−ジョンを防ぐことができるようになった。

特にアルミニューム・パッド（３８）の全ての表面が直
接モールド材に露呈・接触していない、加えて窒化珪素
膜は水、塩素に対するブロッキング効果（マスク効果）
が大きい。このため本発明構造の半導体においては、Ｐ
ＣＴ　　（プレッシャー・クツカー・テスト）　１０ａ
ｔｏｍ、１００時間、１５０°Ｃの条件下においても、
まったく不良が観察されず、従来のＩＣチップが５０〜
１００フイツトの不良率を有していたが、５〜１０フイ
ツトにまでその不良率を下げることが可能になった。

第２図は本発明のチップがフレームにボンディングされ
た構造の基板およびそれを複数個集合させた基体（２）
を複数配設させ、プラズマ気相法により窒化珪素膜のコ
ーティングを行うための装置の概要を示す。

図面において、反応系（６）、ドーピング系（５）を有
している。

反応系は、反応室（１）と予備室（７）とを有し、ゲー
ト弁（８）　、　（９）とを有している。反応室（１）
は内側に供給側フードを有し、フード（１３）のノズル
より入口側（３）よりの反応性気体を下方向に吹き出し
、プラズマ反応をさせ、基板または基体上に保護膜形成
を行った０反応後は排出側フード（１４）より排気口（
４）を経てバルブ（２１）、真空ポンプ（２０）に至る
。高周波電源（１０）よりの電気エネルギはマツチング
トランス（２３）をへて、１〜５００ＭＨｚ例えば１３
．５６ＭＨｚの周波数を上下間の一対の同じ大きさの網
状電極（１１）、（１１″）に加える。さらにマツチン
グトランスの中点（２５°）は接地レベル（２５）とし
、ここと基体（２）との間にはバイアス（１２）、ＤＣ
またはへＣバイアス（１〜５００ＫＨｚ例えば５０ＫＨ
ｚ）を加えた。また周辺の枠構造のホルダ（４０）は導
体の場合は接地レベルとし、また絶縁体であってもよい
。そして反応性気体は一対の電極（１１）、　（１２）
により供給された高周波エネルギにより励起され、また
低周波バイアスエネルギにより被形成面を有する電子部
品がバイアス印加され、ワイヤボンドがなされ、このチ
ップ、ボンディングワイヤおよびその近傍にコーティン
グされるようにした。このプラズマ活性状態において、
被膜の被形成体（２）（以下基体（２）という）はサポ
ータ（４０°）上に配設された枠構造のホルダ（４０）
内に一対の電極間の電界の方向に平行にし、さらにいず
れの電極（１１）、（１２）からも離間させている。そ
して複数の基板は互いに一定の間隔（３〜１３ｃｍ＋例
えば８ｃｍ　）または概略一定の間隔を有して配設され
ている。この多数の基体（２）は、グロー放電により作
られるプラズマ中の陽光社内に配設される。さらにこの
基体は第３図（Ａ）に示す如く、その次工程の有機樹脂
のトランスファモールド工程で一度に注入する手段また
は基板の配設手段用のジグと同一ジグを金属材料で作り
、ここに電気的にＡＣバイアスが加わるようになってい
る。

第３図（Ａ）は基体（２）においてリードフレーム上に
半導体装１（３５’）がボンディングされた電子装置（
２９）を５〜２５ケ、ユニット化した基板（４１）を１
０〜５０ケ有する。そして複数の半導体チップがボンデ
ィングされた１本のリードフレーム（４１）（基板）の
＾−Ａ”の縦断面図を第３図（Ｂ）に示す。第３図（Ｂ
）において、ジグ（４４）はリードフレーム（３５）。

半導体チップ（３５’）、金属線（３９）よりなる。

第１図における反応性気体はフード（１３）より枠構造
のホルダ（４０）の内側およびフード（１４）により囲
まれた内側にてプラズマ活性状態で基板上に被膜形成が
なされ、フレークが反応室内で作られないようにさせて
いる。以下に実施例に従って概略を示す。

第２図に示すごとき本発明方法におけるｐｃｖｏ法は、
基板にＡＣバイアスを加え、かつプラズマ陽光社内に保
持され、かつ窒化珪素膜を形成するに際し外部より加熱
をしなくても充分に緻密な絶縁膜を作ることができると
いう特徴を有する。

そのプロセス上の１例を以下に示す。

「実施例１」 第２図のプラズマＣＶＤ装置において、ドーピング系は
珪化物気体であるジシラン（ＳｉｚｔｌＪを（１７）よ
り、また窒化物気体であるアンモニアを（１６）より、
キャリアガスでる窒素を（１５）より供給している。そ
れらは流量計（１Ｂ）、パルプ（１９）により制御され
ている。

例えば、基板温度は外部加熱を特に積極的に行わない室
温（プラズマによる自己加熱を含む）とし、ＮＨ＊／５
ｉｚｌｌｈ／Ｎｚ　＝　１／３１５とした。さらに１３
．５６ＭＨｚの周波数によりＩＫ−の出力を一対の電極
（１１）。

（１１’）に供給した。またＡＣバイアス用の５０ＫＨ
ｚの周波数の電気エネルギ（２４）を基体（２）に１０
０〜５００−の出力で加える。かくして平均１０００人
（１０００人±２００人）に約１０分（平均速度３Ａ／
秒）の被膜形成を行った。

窒化珪素膜はその絶縁耐圧８　Ｘ１０”Ｖ／ｃｇａ以上
を有し、比抵抗は２Ｘ１０”０ｃｍであった。赤外線吸
収スペクトルでは８６４ｃＩｍ−’の５ｉ−Ｎ結合の吸
収ピークを有し、屈折率は１．７〜１．８であった。

１／ｌ０ＨＦ　（水で４８χ濃度に希釈した弗酸）の溶
液で３〜１０Ａ／秒のエツチング速度を有し、公知の窒
化珪素膜のそれは３〇八へ秒であるに比べて１７３と小
さがった。成膜された窒化珪素膜は室温での成膜にもか
かわらず、きわめて緻密な特性を有している。このため
、本発明の劣化防止用保護膜として用いることが可能と
なった。

ホルダ（４０）は枠の内側の大きさ６０ｃｍ　Ｘ　６０
ｃｍを有し、電極間距離は３０ｃａ＋　（有効２０ｃｍ
　）としている。

また第２図の基体（２）の部分を拡大した図面を第３図
に示す。

第３図において、（Ａ）はプレスモールド注入装置にお
けるリードフレームｌＯケ付の基板側のジグである。こ
のジグのＡ−Ａ’の断面図を（Ｂ）に示す。

チップ（２８）をワイヤ（３９）でフレーム（３５）に
ボンディングをしてあり、これらが複数ケリードフレー
ム上に配設されている。このフレームを１０ケ並べてい
るこのジグ（２）ではモールド部材は（４２）よりパス
（４３）をへて領域（４１）を加熱加圧して注入するよ
うになっている。このジグの大きさ、フレーム上でのチ
ップの数は仕様によって変更され得る。

第３図（Ｃ）は、リード部の右側を省略した１６ピンの
例を示している。そして４２７０イまたは銅フレーム（
３５）のステムとチップ（３５”）とのポンディングパ
ッドとの間に直接的にボンディングをしている。しかし
この形状以外の任意のピン数、形状をも同様に有せしめ
ることが可能であることはいうまでもない。

即ち、本発明の作製方法は、単に窒化珪素膜をワイヤポ
ンドした後にコーティングするという特長を有するのみ
ならず、パッド、チップ表面に対しても均一な膜厚をコ
ーティングする。そしてこのため、リードフレーム（３
５）　（第３図（Ｃ））の導体を用いてＡＣバイアスを
成膜中にすべてのフレームに同じく加えることができる
ため、きわめて緻密な膜厚を作ることができる。また反
応性気体の活性化は高周波を用いる。ため活性化率を高
くすることができた。

なお本発明においては、ＰＣＶＤ法において、電気エネ
ルギーのみならず、１０〜１５μの波長の遠赤外線また
は３００ｎｍ以下の紫外光を同時に加えた光エネルギを
用いるフォトＣＶＤ　（またはフォトＦＰＣＶＤ）法を
併用することは有効である。

本発明における保護膜は窒化珪素膜とした。しかしこれ
をＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）膜、酸化
珪素膜、その他の絶縁膜の単層または多層膜であっても
よい。

さらに本発明において、電子部品チップは半導体素子と
して示したが、その他、抵抗、コンデンサであってもよ
く、ボンディングもワイヤボンディングのみならずフリ
ップチップボンディング、ハンダバンプボンディングで
もよい。

上述した説明においては、リードフレーム上に半導体チ
ップを載置した場合について述べているが、本発明は特
にリードフレームに限るものではなく、リードフレーム
と同様の機能を持つものであっても、同様の効果が期待
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のデュアル・イン・ライン製プラスチッ
ク・パッケージ半導体装置を示す。 第２図は本発明方法を実施するためのプラズマ気相反応
装置の概要を示す。 第３図は第２図の装置のうちの基体部の拡大図を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、リードフレーム上に電子部品チップを直接または間
   接的にボンディングした電子装置を複数ケ配設した基板
   または該基板を集合させた基体上に保護膜形成を行うに
   際し、一対の電極間にグロー放電により作られたプラズ
   マ内に前記基板を配設せしめ、前記基板または基体にバ
   イアスを加えることにより前記基板を外部より加熱する
   ことなしに前記電子部品、ボンディング部およびその周
   辺に前記保護膜形成を行うことを特徴とする電子装置作
   製方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記リードフレー
   ムと電子部品のボンディング内パッドとの間にワイヤを
   ボンディングすることにより、間接的にボンディングを
   施した基板上に保護膜形成を施し、該工程の後、樹脂封
   止処理を行うことを特徴とする電子装置作製方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、一対の電極間には
   ０．１〜５０ＭＨｚの周波数の高周波電界を加えるとと
   もに、前記電極と中間電位と基板との間に１〜１００Ｋ
   Ｈｚの交流バイアスを加えることを特徴とする電子装置
   作製方法。