JPH02156655A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH02156655A
JPH02156655A JP63310025A JP31002588A JPH02156655A JP H02156655 A JPH02156655 A JP H02156655A JP 63310025 A JP63310025 A JP 63310025A JP 31002588 A JP31002588 A JP 31002588A JP H02156655 A JPH02156655 A JP H02156655A
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Akio Nishikawa
西川　昭夫
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
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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、高温高湿下でも、信頼性の高い動作が可能な
半導体装置に関する。
〔従来の技術〕
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、高温高温状態（６５〜８５℃、
９５％相対湿度中、１２１℃、二気圧過飽和水蒸気中）
での動作信頼性の点で劣っていた。
樹脂封止型の半導体装置では、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隙間が生じ、
その間隙を通じて外部から水分が侵入し、素子上のＡＩ
２配線、ボンディングベツド部などが、腐食し断線し易
いためである。
そこで、この対策として素子表面のカンプリング剤処環
により、樹脂との接着性を高める方法や、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、これらの方法によっても、樹脂封止型半導体装
置の耐湿特性の充分な向上を達成するには至っていない
（特公昭６１−３７７８６号公報）。
〔発明が解決しようとする課題〕
また、メモリ用ＬＳＩなどでは、高密度高集積度化のす
う勢にあり、１セルの電荷容量が、ますます、小さくな
ってきた。このために、パッケージ材料（例えば、封止
用樹脂組成物中のフィシ）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じる（ソフトエラー）問題
がある。
この対策は、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、ポリイミドなど
）を設けることが行なわれている。
しかし、α線遮蔽材は、半導体素子との密着性。
接着性に劣り、ＡΩ配線の腐食防止の点で必ずしも効果
を上げるに至っていない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、耐湿特性にすぐれた半導体装置を提供
することにあり、詳しくは、半導体素子や配線を、それ
らに対する接着性を増強する基を分子中に含み、かつ、
α線遮蔽効果ももった樹脂で被覆されている樹脂封止型
半導体装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、ヒドロキシシッフ結合を、ポリイミド主鎖
に導入することにより達成できることが見出されて、本
発明が完成した。その要旨は、（１）半導体素子及びリ
ード線上に、少なくとも、一般式（１） ％式％ （ここで、ＸおよびＹは、単結合を表わすか、または、
Ｏ，ＣＨｚ、Ｃ（ＣＨａ）ｚ、Ｃ（ＣＦａ）ｚ。
しＰ８ （ここで、ＸおよびＹは、前記のＸ、Ｙと同じである。
）のなかから選ばれた何れかの基を表わす）で示される
繰返し単位を分子骨格にもつポリイミド系樹脂組成物を
被覆された半導体装置。
（２）半導体素子及びリード線上に、少なくとも、（１
）に記載の一般式〔！〕で示される繰り返し単位を分子
骨格にもつポリイミド系樹脂組成物を被覆され、次いで
、無機質充填材を含む樹脂組成物で封止された半導体装
置。
（３）無機質充填材を含む樹脂組成物に、多官能エポキ
シ化合物を含むことを特徴とする（２）に記載の半導体
装置。
〔作用〕
前述のポリイミド系樹脂の分子中にある。
との間にキレート結合を形成する能力をもち、前記樹脂
とＬＳＩのパッド部アルミニウムなどとの接着性の改善
に大きな効果を示す。従って、このようなポリイミドを
半導体素子やリード線等に被覆された本発明の樹脂封止
型半導体装置は、高い耐湿信頼性をもつ。
本発明で使用される一般式（１）で示される繰返し単位
を分子骨格にもつポリイミド系樹脂は、下記の一般式（
ＩＩ） ＨｚＮ−Ａｒｔ−Ｎ＝ＣＨ−Ｘ−ＣＨ＝Ｎ−Ａｒ２−Ｎ
Ｈ２（ＩＩ）（式中でＸ、ＡｒｚおよびＡｒ２は式ＣＩ
）と同じ定義である。）で示されるジアミンと、一般式
（式中でＡｒａはＨ〕式のそれと同じ定義である。）で
示される公知のテトラカルボン酸二無水°物とを、極性
溶媒中、無水酢酸、硫酸、燐酸などの脱水剤、および脱
水反応促進剤などの共存、または、不在において、反応
させポリアミック酸（ポリイミド前駆体）を生成させる
。その繰返し単位は一般式［ＩＶ］で示される。
素子およびリード線上に塗布、加熱処理してポリイミド
化することによって形成することができる。
また、可溶性ポリイミドは、ポリイミドを溶解させたワ
ニスを塗布し、加熱焼付けることによっても、被覆し得
ることは言うまでもない。
本発明の被覆用ポリイミド樹脂組成物には、本発明の効
果を損わない程度に、各種の添加剤を配合してもよい。
そのような添加剤には、例えば、 （ＩＶ） （式中、Ｘ、Ａｒｔ、ＡｒｚおよびＡｒａは前記のもの
と同じ定義である。
この前駆体を脱水開運させることによって、相当するポ
リイミドが得られる。
これらの合成法については、特に限定するものではなく
、公知のポリイミドの合成法が用途と目的に応じて、適
宜、採用される。
本発明においてポリイミド被覆は、前駆体の状ｎ苫１０
０ で表わされるフェノキシ樹脂があげられる。商業的に入
手出来るフェノキシ樹脂は、Ｃ１ｂａＰｒｏｄｕｃｔｓ
　Ｃｏ、のＡｒａｌｄｉｔｅ　４８８Ｅ−３２Ａｒａｌ
ｄｉｔｅ４８８Ｎ　−４０、υｎ１ｏｎ　Ｃａｒｂｉｄ
ｅ　Ｐｌａｓｔｉｃｓ　Ｃｏ、のＰＫＩＩＨ。
ＰＫＩＩＡ、　ＰＫＩＣ，ＰＡＨＪ、　ＰＫＩ（Ｓシリ
ーズ、　ＰＲＤＡシリーズ。
Ｄｏｔｚ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ、のり、Ｅ、Ｒ６ｇ
６Ｍに４０．ＤＥＲ６８４゜ＭＫ４０、Ｊｏｎｅｓ−Ｄ
ａｂｎｅｙ　Ｃｏ、のＥｐｉ−Ｒｅｚ　２２ｇ７、５ｈ
ｅｌｌ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ、のＥｐｏｎｏｌ　５
３−Ｌ−３２、Ｅｐｏｎｏ１５３−４０　Ｅｐｏｎｏｌ
　５５−Ｌ−３２、Ｅｐｏｎｏｌ　５５−Ｂ−４０など
がある。
また、従来公知のへテロ環ポリマと併用することも出来
る。ポリイミド、ポリベンズチアゾール、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ンジオンな
どである。また、上述のへテロ環ポリマはその骨格中に
、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。
上記のへテロ環ポリマの中でも、特に、閉環状態で溶媒
への溶解性の大きなポリマ、例えば、付加型ポリイミド
などは、半導体素子上への被覆処理時に、反応（例えば
脱水縮合反応）に伴う副生物が殆んどなく、素子表面へ
の応力が少なくなることから、ＡＱ配線の腐食を抑制す
る上で好ましい。
そのほか、従来、公知のカップリング剤を併用すること
が出来る。具体的には、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
ニウム、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−１−系の公知のカップリング剤などが
ある。
次に、本発明において用いることが出来る無機質充填材
を含む封止用樹脂組成物は１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−１へ樹脂、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、弗素樹脂、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〒チ
ルケトン、ポリプロピレンなどの組成物がある。
これらの中でも、エポキシ樹脂組成物は、特に、有用で
ある。それに用いられるエボーキシ化合物は、例えば、
ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル、４，４′−
オキシジフェノールのジグリシジルエーテル、レゾルシ
ングリシジルエーテルなどのビスフェノールジグリシジ
ルエーテル類、２゜２−ビス（３，４−エポキシシクロ
ヘキシル）プロパン、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−ジオキサンなどの脂環族系エポキシ樹
脂や４，４′−ビス（１，２−エポキシエチル）ジフェ
ニルエーテルのようなジェポキシ化合物、１，３．５−
トリス（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ビフェニルやフェ
ノールノボラック樹脂のポリグリシジルエーテルのよう
なポリエポキシ化合物がある。
また、下式で表わされる１−リス（ヒドロキシフェニル
メタン）系のポリグリシジルエーテル、あるいは、４，
４′−ビス（β−トリフルオロメタルグリシドキシ）ビ
スフェノールＡなども挙げられる。なかでも、ノボラッ
クのポリグリシジルエーテル類が有用である。
半導体装置の封止用樹脂組成物には、硬化剤として公知
の化合物が使用され、なかでも、フェノールやクレゾー
ルとホルムアルデヒドとを酸性触媒により縮合させて合
成されるノボラック樹脂が有用である。
さらに、エポキシ樹脂組成物の硬化反応を促進する目的
で各種の触媒を添加することができ、トリス（Ｎ、Ｎ’
−ジメチルアミノメチル）フェノール、Ｎ−メチルモル
ホリンなどのアミン類のほか、第四級アンニウム塩、２
−置換イミダゾール化合物などが硬化触媒として公知の
化合物が有用である。また、トリフェニルホスフィンテ
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、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ようなテトラフェニル
硼素塩も適当である。
上記の触媒はその二種以上を併用することもでき、その
量は、多官能エポキシ化合物１ｏＯに対して、重量比で
、０．０１〜２０の範囲で用いればよい。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物には、その用途、使
用目的に応じて、例えば、炭酸カルシウム、シリカ、ア
ルミナ、チタニア、水素化アルミニウム、珪酸アルミニ
ウム、珪酸ジルコニウム、ジルコン、ガラス、タルク、
マイカ、黒鉛、アルミニウム、銅、鉄などの粉末や短繊
維状充填材、脂肪酸、及び、ワックス類等の離型剤、エ
ポキシシラン、ビニルシラン、ボラン系化合物、及び、
アルキルチタネート系化合物等のカップリング剤。
そしてさらに、アンチモンやリンの化合物及びハロゲン
含有化合物のような既に公知の難燃剤を加えることがで
きる。
［発明の実施例］ 〈実施例１〜５〉 ５００ｍＱの三角フラスコ中に、２５０ｍＱのＮ−メチ
ル−２−ピロリドンを採り、繰返し単位が次式 で表わされるポリイミド前駆体を、表に記した所定量を
加え、溶解して素子被覆用樹脂組成物を調製した。
次いで、ＩＭビットＤ　−ＲＡ　Ｍメモリ用ＬＳＩ（１
６ピン）の素子、及び、リード線（ワイヤボンディング
線を含む）上に、被覆用樹脂組成物の溶液を滴下した。
その後、１００℃、−時間、２００℃、−時間、２５０
℃、３０分間加熱を続け、素子上に１〜７０μｍの厚さ
の被覆膜を得た。
次いで、ＬＳＩ素子を、後記のエポキシ樹脂組成物で、
トランスファ成形（１８０°Ｃ，７０ｋｇｆ／■２．１
．５分成形）により封止して、樹脂封止型半導体装置を
作成した。
それぞれ、百ヶのＬＳＩについて耐湿信頼性を評価した
。結果を表１に記した。
エポキシ樹脂として、ＸＤ−９０５３（ダウケミカル社
製、エポキシ当量２２５）１００重景部、硬化剤として
、ノボラック型フェノール樹脂ＨＰ−６０７Ｎ　（日立
化成社製）５７重量部、促進剤として、トリフェニルホ
スフィン２．５　重量部、カップリング剤としてＫＢＭ
３０３（エポキシシラン、信越化学社製）２重量部、難
燃剤として、フェノール樹脂コート赤燐５重量部、充填
材として、溶融石英ガラス粉４８０重量部、着色材とし
てカーボンブラック３重量部を配合した。
次いて、配合組成物は、７０〜８５°Ｃ１８インチ二本
ロールで７分間混棟した後、冷却、粗粉砕した、封止用
樹脂組成物を作成した。
〈実施例６〉 組返し単位が次式 で表わされるポリイミド前駆体を、Ｎ−メチル−２−ピ
ロリドン／トルエン等量混液に溶解して、１重量％の樹
脂溶液を調製した。この溶液を、多層（二属）配線絶縁
膜として用いた場合の素子構造を、第１図に示した。
素子の構成は、Ｓｉ素子上の基板上に、Ｓｉ○２絶縁層
、ポリシリコン層、さらにアルミニウムの第一層目４−
１を形成した後に、上記被覆用樹脂溶液を塗布（スピン
ナ使用）、焼付け（２５０°Ｃ２６０分間や３００℃、
６０分間）Ｌ被ｒＩ！３−１を形成した。それから、ポ
ジレジストを塗布して、スルーホールのパターニングを
行った。次いで、ＣＦ４−Ｏ２を反応ガスとしてプラズ
マエッチしたのち、さらに、０２を反応ガスとするプラ
ズマアラツヤによってポジレジストを除去した。その後
、第二層目のアルミニウム配線４−■を形成した後、さ
らに、樹脂溶液を前回と同じ条件のもとて塗布、焼付け
し３−■層を設けた。図中２は半導体素子、６は熱酸化
膜である。
第２図は半導体装置の断面図である。図において、１は
リード線、５はモールド樹脂である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、半導体素子、および、リード線等に密
に接着し、かつ、良好なα線遮蔽能と封止樹脂に対する
相性とをもつ被覆が形成されているので、樹脂封止型半
導体装置として優れた耐湿特性をもつ製品を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の半導体装置の素子の部分断面図、第２
図は、本発明の一実施例の半導体装置の断面図である。

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、一
    般式〔Ｉ〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔Ｉ〕 （式中、ｘは▲数式、化学式、表等があります▼、▲数
    式、化学式、表等があります▼（Ｐは 直接結合、−ＣＨ＿２−、▲数式、化学式、表等があり
    ます▼、▲数式、化学式、表等があります▼、−Ｏ−、
    −ＣＯ−、−Ｓ−、−ＳＯ＿２の中のいずれかである。 ）のいずれかである。 また、Ａｒ＿１およびＡｒ＿２は▲数式、化学式、表等
    があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、および▲数式、化
    学式、表等があります▼ （ここで、ＸおよびＹは、単結合を表わすか、または、
    Ｏ、ＣＨ＿２、Ｃ（ＣＨ＿３）＿２、Ｃ（ＣＦ＿３）＿
    ２、ＣＯ、Ｓ、ＳＯ＿２、▲数式、化学式、表等があり
    ます▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼のいずれかである。 ） の中のいずれかであり、Ａｒ＿３は▲数式、化学式、表
    等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼お
    よび▲数式、化学式、表等があります▼ （ここで、ＸおよびＹは、前記のＸ、Ｙと同じ定義）の
    なかから選ばれた何れかの基を表わす）で示される繰返
    し単位を分子骨格にもつポリイミド系樹脂組成物を被覆
    したことを特徴とする半導体装置。 ２、半導体素子、及び、リード線上に、少なくとも、特
    許請求項第１項記載の一般式〔Ｉ〕で示される繰り返し
    単位を分子骨格にもつポリイミド系樹脂組成物を被覆さ
    れ、次いで、無機質充填材を含む樹脂組成物で封止され
    たことを特徴とする半導体装置。 ３、前記無機質充填材を含む前記樹脂組成物が、多官能
    エポキシ化合物を含む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。
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