JPH02346A - 半導体装置 - 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】 この発明は半導体装置の封止に関する。

この発明は、プラスチック・モールド封止に関し、窒化
珪素膜を半導体チップ（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、アルミニューム・パッドまたは
チップ内の５〜１０μ巾のリード等でのコロ−ジョン（
腐食）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・パッケージにお
いて、信頼性の低下を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、高信頌性の半
導体装置を設けたことを特徴としている。

この発明は、窒化珪素のファイナル・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３０
０℃以下好ましくは１００〜２５０℃の温度でプラズマ
気相法、光プラズマ気相法または充気相法により行うこ
とにより、これら全ての表面に窒化珪素膜コーティング
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、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・モールド部に
露呈してしまっていた。

このため、第１図に示すごときプラスチック製ＤＩＰ　
（デイアル・イン・パッケージ）において、プラスチッ
ク（３６）バルク（３３）からの水（湿度）の侵入に対
しては、窒化珪素（３０）はブロッキング効果を有する
が、ワイヤを伝わる侵入（３４）　、さらにリドフレー
ム（３７）とモールド（３６）との界面でのクランク（
３２）からの侵入（３１）に対しては、まったく効果を
有さないことが判明した。このためアルミニューム・パ
ッド（３８）はコロ−ジョンを起こしやすく、半導体装
置の特性劣化、信顛性低下を誘発してしまっていた。

特にモールド材例えばモートン社の４１０Ｂエポキシモ
ールド材を用いた場合、そのモールド材中に塩素が多量
に残存し、水により塩素イオンとなりアルミニュームと
反応し、コロ−ジョン（ｇ１食）を起こし、アルミニュ
ームが水酸化アルミニュームとなり断線してしまう。そ
のためその半導体装置としての信転性低下が著しかった
。

また、フレームをリード部において曲げかつタイバーを
切断する際起こりやすいリードフレームとエポキシモー
ルドとの接着面でのクランク（３２）からの水の侵入に
よるパッド部でのコロ−ジョンの発生には、まったくの
無防備であった。

本発明はかかる従来のＤＩＰにおきる信頬性の低下を防
ぐためになされたものである。

第２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、グイ（２８）に密着させたチップ（２６
）と、このチップのアルミニューム・パッド（３８）と
ステム（３５）との間に金線のワイヤボンドを行い、さ
らにこのチップ（２６）表面、パッド（３８）表面、ワ
イヤ表面（特にパッド近傍表面）に対し、窒化珪素膜（
３０）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、コーティングをしたものである。

この窒化珪素膜は１００〜３００°Ｃ好ましくは１５０
〜２５０°Ｃの温度において、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ーまたは光エ
ネルギーを供給するいわゆるプラズマ気相法、フォト・
プラズマ気相法またはフォトＣｖＤ法により形成せしめ
た。

かくの如くして、窒化珪素膜を３００〜２５００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４１０
Ｂ）モールド法により注入・封止させた。

窒化珪素膜が２５００人を越えるとワイヤから窒化珪素
膜がはがれ易くなったり、形成した窒化珪素膜の伸縮の
ため、ワイヤがパッド部分からはずれたりということが
おこる。

また窒化珪素膜が３００人に満たない場合には、膜にピ
ンホール等が生じてしまい、均一な膜が形成できない。

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。

転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（２７）表面を伝わる侵入（３４）　、ク
ラック（３２）からの水の侵入（３１）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、ＩＱＱ時間、１５０℃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５０〜１
００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３図は本発明のチップがフレームにボンディングされ
た構造にて、プラズマＣＶＤ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（９）　、　（８）とを有している。反応室（１）
は一対のハロゲンヒータ（２２）を有し、その内側に供
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、反応をさ
せ、被膜形成を行った。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）　、周波数１００
〜５００ＫＩＩｚより、電気エネルギーは一対の網状電
極（１１）　、　（１２）により反応性気体に供給され
る。被膜の被形成体（２）（以下基板（２）という）は
絶縁サポータ（４１）上に配設された枠構造のホルダー
（４０）内に平行にし、一定の間隔（例えば５ｃｍ　）
を有して配設されている。この基板（２）は、グロー放
電により作られるプラズマ中の陽光柱内に配設され、電
気的にいずれの電極（１１）　、　（１２）からもフロ
ーティング構造を有している。

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。

第３図に示すごとき本発明方法におけるＰＣＶＤ法は、
基板が電気的にフローティングであるフロティング・プ
ラズマ気相法（ＦＰＣＶＤ　）法であるため、基板の一
部に導体を用いても、放電が不安定になることはないと
いう特長を有する。

ドーピング系は珪化物気体であるシランまたはジクロー
ルシランを（１７）より、また窒化物気体であるアンモ
ニアを（１６）より、キャリアガスである窒素または水
素を（１５）より供給している。それらは流量計（１Ｂ
）、バルブ（１９）により制御している。

例えば基板温度を２２０℃±１０℃とし、ＮＨｚ／５ｉ
Ｈ４＝２０とした。さらに２００ＫＨｚの周波数により
１０叶の出力を供給した。かくして平均１０００人（１
０００人士２００人）に約１５分の被膜形成を行った。

ホルダー（４０）は枠の内側の大きさ６０ｃｅ　Ｘ　６
０ｃ１１を有し、電極間距離は３０ｃｍ　（有効２０ｃ
ｍ）としている。

また第３図の基板（２）の部分を拡大した図面を第４図
に示す。

第４図において、（Ａ）はサポータ（２３）の両表面に
コバール製フレーム（４０）のパッドにチップ（２６）
をダイアタッチし、さらにチップのアルミニューム・パ
ッドとステム（２５）間にワイヤボンド（２７）させた
フレームを配設している。

リードフレーム（４０）において、少なくともリードと
する領域に対しては、フレーム（４０）の保持を兼ねた
カバー（２４）にて覆い、このリード部に窒化珪素膜が
形成されないようにしている。

フレーム（４０）はこのカバー（２４）のため、第４図
（Ｃ）の領域（２９）のみに窒化珪素膜が形成され、領
域（２５）には窒化珪素膜を形成させないことがきわめ
て重要である。

第４図（Ｃ）は、リード部の下側を省略した１６ピンの
例を示している。しかしこの形状以外の任意のビン数、
形状を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。

第４図（Ｂ）は（Ａ）におけるサポータ（２３）を省略
したものである。同様にチップ（２６）の近傍のみを選
択的に窒化珪素膜でコーティングをし、リード部にはコ
ーティングされないようにリードのカバー　（２４）が
フレームの保持を兼ねて設けられている。

しかし第３図のＦＰＣＶＤ法においては、グロー放電を
させ、各フレームに初期の電荷がチャージアップした後
は、チャージがリークすることがないため、絶縁膜上に
被膜を形成させる場合とまったく同様に窒化珪素膜をコ
ーティングすることができるという特長を有する。

即ち、本発明の作製方法は、単に窒化珪素膜をワイヤボ
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
ーティングするため、ＦＰＣＶＤ法を用いたことを他の
特長としている。

なお本発明においては、ＦＰＣＶＤ法において、電気エ
ネルギーのみならず、１０〜１５μの波長の遠赤外また
は３００ｎｍ以下の紫外光を同時に加えたフローティン
グであって、かつ光エネルギーを用いるフォトＣＶＤ　
　（またはフォトＦＰＣＶＤ　）法を用いることは有効
である。

また第３図において、ハロゲンランプの加熱装置（２２
）の一部を紫外光の発生源とすることにより可能とする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のデュアル・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３図は本発明方法を実施するためのフローティング・
プラズマ気相反応装置の概要を示す。 第４図は第３図の装置のうちの基板部の拡大図を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、リードフレームに配設された半導体チップと、該チ
   ップのボンディング用パッドと、前記リードフレームの
   ステム間にワイヤボンドがなされた半導体装置において
   、前記半導体チップ表面、パッド表面およびワイヤ表面
   が３００〜２５００Åの厚さを有する窒化珪素膜により
   覆われており、該窒化珪素膜を包んでプラスチック材に
   よりモールドせしめたことを特徴とする半導体装置。