JPH03145753A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、半導体ペレットの保護層として、接着性、耐
湿性に優れたポリイミド樹脂層を有する半導体装置に関
する。

（従来の技術） 半導体素子に形成されたｐｎ接合の露出表面は、雰囲気
の影響を敏感に受けるため、二酸化ケイ素膜や窒化ケイ
素膜によって安定化されされており、その安定化膜の上
にはベース電極、エミッタ電極などがアルミニウム蒸着
膜により形成されている。

従来の半導体装置は、この基板ペレットをタブリードの
先端に固着し、素子の電極とリード線間を金細線あるい
はアルミニウム細線によりボンティングを行い、さらに
そのペレット表面をアンダーコート樹脂被膜により保護
した後、機械的強度を持たせるためと外気からの遮断を
するために、基板ペレットを封止樹脂で封止している。

しかし、半導体装置が急激な温度変化を受け、また高温
高湿の雰囲気にさらされた場合、封止樹脂とボンディン
グワイヤ、もしくは封止樹脂と半導体基板の熱膨脹率の
差、あるいはアンダーコート樹脂の膨潤に起因して、ボ
ンディングワイヤの界面および半導体基板の界面に空隙
が生じる。

外気に含まれる水分はこの空隙を通して浸入し、半導体
基板又は二酸化ケイ素膜などに対するアンダーコート樹
脂の接着性を劣化せしめる。　この結果、水分の影響に
より、例えばベース、コレクタ間の逆耐圧不良が起こり
、半導体装置としての機能を果し得なくなる欠点があっ
た。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記の欠点を解消するためになされたもので
、ボンティングワイヤや半導体基板あるいは二酸化ケイ
素膜などの安定化膜と極めて良好な接着性を有し、かつ
耐湿性に優れた樹脂保護層を有する、高信頼性の半導体
装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明者は、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重ね
た結果、後述のポリイミド樹脂を用いることによって、
目的が達成されることを見いだし、本発明を完成したも
のである。　すなわち、本発明は、 半導体ペレットの周囲を樹脂封止した半導体装置におい
て、半導体ペレット表面に直接又は他の絶縁層を介して
、 （Ａ）　　３．３′、　４．４′−ベンゾフェノンテト
ラカルボン酸くその無水物及びアルキルエステルを含む
）と、 （Ｂ）少なくとも９０モル％の一般式（１）及び（２） （但し、式中ＸはＣＨ２、ｏ、ＳＯ２、Ｃ（ＣＨ３）　
２　、Ｃ（ＣＲ３）　２又はＳを、Ｒ１Ｒ２はＣＨ３、
Ｃ２Ｈ５又は低級アルコキシ基を、Ｒ３、Ｒ４はＣ２Ｈ
，を、Ｒ５はベンゼン核又はシクロヘキサン核をそれぞ
れ表し、そしてＲ１−Ｒ４はいずれもＲ５に関してアミ
ノ基のオルソ位に置換されている）で示される芳香族ジ
アミンを含むジアミン を反応させてなるポリイミド樹脂の樹脂層を具備するこ
とを特徴とする半導体装置である。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明に用いる芳香族テトラカルボン酸としては、（Ａ
）　　３．３′、　４．４′−ベンゾフェノンテトラカ
ルボン酸及びその無水物並びに低級アルキルエステルを
用いる。　そして、（Ａ）成分の全量か３．３　′、　
４．４′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸であること
が望ましい。　それが１００モル％未満であると光硬化
性か劣り好ましくない。

本発明に用いる（Ｂ）ジアミンに含まれる一般式（１）
又は（２） １ Ｒ２Ｎ−Ｒ５−Ｃ−Ｒ５−ＮＲ２・・・・・・　（２）
（但し、式中ＸはＣＨ２，０、ＳＯ２、Ｃ（ＣＨ，＞２
、Ｃ（ＣＦ３）２又はＳを、Ｒ１Ｒ２はＣＨ３、Ｃ２Ｈ
５又は低級アルコキシ基を、Ｒ３Ｒ４はＣ２Ｈ５を、Ｒ
５はベンゼン核又はシクロヘキサン核をそれぞれ表し、
そしてＲ１−Ｒ４はいずれもＲ５に関してアミノ基のオ
ルソ位に置換されている）で示される芳香族ジアミンと
しては、 ３．３′−ジメチル−５，５′−ジエチル−４，４′−
ジアミノジフェニルメタン、３．３′、５．５′−テト
ラエチル−４゜４′−ジアミノジフェニルメタン、３．
３′−ジメチル−５，５′−ジエチル−４，４′−ジア
ミノジシクロヘキシルメタン、３．３′−ジメトキシ−
５，５′−ジエチル−４、４’−ジアミノジフェニルメ
タン、３．３′−ジェトキシ−５，５′−ジエチル−４
，４′−ジアミノジフェニルエーテル、３．３′−ジメ
チル−５，５′−ジエチル−４，４′−ジアミノジフェ
ニルスルホン、３．３′−ジメトキシ−５，５’−ジエ
チル−４，４′−ジアミノジフェニルスルポン、３゜３
′−ジメチル−５，５′−ジエチル−４，４′−ジアミ
ノジフェニルプロパン、３．３′−ジメトキシ−５，５
′−ジエチル−４，４′−ジアミノジフェニルプロパン
、３．３′−ジメチル−５，５′−ジエチル−４，４′
−ジアミノジフェニルスルファイド、３，３′−ジメト
キシ−５，５′−ジエチル−４，４′−ジアミノジフェ
ニルスルファイド、３．３”−ジメチル−５，５′−ジ
エチル−４，４′−ジアミノジフェニルへキサフルオロ
プロパン、３．３′−ジアミノベンゾフェノン、４，４
′−ジアミノベンゾフェノンが挙げられ、これらは単独
又は２種以上混合して使用することができる。　また、
この芳香族ジアミンの他に１０モル％未満のジアミンを
配合してもよい。

（Ａ）の芳香族テトラカルボン酸と（Ｂ）のジアミンの
反応は、はぼ等モルを有機溶媒中で３０℃以下、好まし
くは０℃以下の反応温度下に３〜１２時間付加反応させ
た後、脱水剤を加えて１００℃で脱水環化してポリイミ
ド樹脂を得ることができる。

この付加重合反応において用いる有機溶媒とては、例え
ばＮ、Ｎ−ジメチルスルホオキシド、Ｎ。

Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ、Ｎ−ジエチルホルムア
ミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ。

Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン、ヘキサメチレンホスホアミド等が用いられる。

ポリイミド樹脂は、ポリイミド樹脂０．５Ｑ／Ｎ−メチ
ル−２−ピロリドン１０１の濃度の溶液を３０℃におい
て測定した対数粘度が０．２〜４．０、特に０．３〜２
．０の範囲内にあることが好ましい。

ポリイミド樹脂を、樹脂層の形成に使用する場合は、有
機溶媒に５〜４０重量％、好ましくは１５〜３０重量％
の割合にした溶液として用いられる（感光性樹脂液）。

　その場合の有機溶媒としては、ジメチルスルホキシド
、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ、Ｎ−ジエチルホ
ルムアミド、Ｎ、Ｎジメチルアセトアミド、Ｎ、Ｎ−ジ
エチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ヘ
キサメチレンホスホアミド、γ−ブチルラクトン、シク
ロヘキサノン等を挙げることができる。

こうして調製した感光性樹脂液には、必要に応じて増感
剤又は光開始剤を前述したポリイミド樹脂１００重量部
に対して０，０５〜２．０重量部添加することができる
。　このような増感剤及び光開始剤としてはベンゾイン
、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピル
エーテル、ベンゾインフェニルエーテル等のベンゾイン
アルキルエーテル類、ベンゾインチオエーテル類、ベン
ゾフェノン、アセトフェノン、２−エチル−アントラキ
ノン、塩化デシル、チオキザントン類などが挙げられ、
これらは単独又は２種以上混合して使用することができ
る。　また感光性樹脂液には必要に応じてシリカ、炭酸
マグネシウム、炭酸カルシウム、硫酸ナトリウム、タル
ク、ベントナイト等の無機充填剤やフタロシアニングリ
ーン等の着色剤を添加させることもできる。

こうして調製した感光性樹脂液から、次のようにして基
板ペレット上に絶縁保護の樹脂層を形成することができ
る。

まず、感光性樹脂液を基板ペレットに塗布し、これを乾
燥して有機溶剤を除去する。　基板ペレットへの塗布は
、例えばスプレー、浸漬、スピンコード、ロールコート
、カーテンコート等の公知方法により行うことができる
し、また塗布膜の乾燥は、熱風乾燥、遠赤外線乾燥等の
方法により１２０℃以下、好ましくは１００℃以下の温
度で行うことが望ましい。　乾燥後、塗布膜にネガ型の
ホトマスクを置き、例えば低圧水銀灯、中圧水銀灯、高
圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプ等を用いて紫
外線を照射する。　次いで、これを、現像溶液をスプレ
ーするか現像溶媒中に浸漬するか０ 等の方法により現像し、未露光の部分を洗い流す。

この現像溶媒としては、上述した感光性樹脂液の調製に
用いた有機溶媒及び酢酸イソアシル、これとシクロヘキ
サノンとの混合溶媒系を用いることができる。　また上
記の現像は、１５〜３５℃の温度下に超音波を作用させ
ながら行うことが好ましい。

その後、１２０〜１８０℃下に１０〜６０分間熱処理し
、絶縁保護の樹脂層が形成される。　その後、エポキシ
樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂等の成形材料で注形、トランスファ
ー成形、射出成形等により　０．５〜５　ｍｎ程度の厚
さの外囲器を成形して半導体装置を製造する。

（作用） 本発明に係る特定のポリイミド樹脂を使用したことによ
って、半導体ペレット表面とポリイミド樹脂との接着性
が良くなり、畦な湿気を吸収することがなく、製品の耐
湿性が向上し、製造工程も簡略化され信頼性も向上する
。

（実施例） １ 次に本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図および第２図において、１はシリコン等の半導体
ベレッ１−を示し、その表面層には例えばＰＮＰ型トラ
ンジスタが形成されている。　この半導体ペレット１の
表面にはエミッターベース間、ベース−コレクタ間の接
合保護の二酸化ケイ素膜２が形成され、さらにベース電
極３、エミッタ電極４（更に第２図ではアルミニウム金
属配線９）かアルミニウム蒸着膜により形成されている
にのプレーナー型トランジスタをパッケージングする場
合、半導体ペレット１をタブリード７の先端に固定し、
素子の電極とリード線（図示されない）間を金あるいは
アルミニウムのワイヤ５によりボンディングを行い、ポ
リイミド樹脂からなるアンダーコート樹脂で被覆保護し
てポリイミド樹脂層６を形成した後、機械的強度を持た
せるためと、外気から保護するためにタブリード７の先
端部を含む半導体ペレット１を封止樹脂８で封止して半
導体装置が得られる。　この半導体装置について信頼性
試験を行ったところ耐湿性について２ １２５℃の飽和水蒸気中で８００時間以上の高信頼性が
得られ、製造工程における不良もほとんどないことが確
認された。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の半導体装置は、従来のも
のと異なる特定のポリイミド樹脂を用いたことによって
、半導体基板や二酸化ケイ素膜などとの接着性が改善さ
れ、また極めて優れた耐湿性を得ることができた。　こ
のため浸入水分による劣化がなく、樹脂の界面分極等に
よるリーク電流が生ぜず、またワイヤと電極との接続が
確実な高信頼性の半導体装置を製造することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による半導体装置のＭ造を示す断面図
、第２図は本発明を適用した他の半導体ペレッＩ〜の構
造を示す断面図である。 １・・・半導体基板、　２・・・二酸化ケイ素、　３・
・・ベース電極、　４・・・エミッタ電極、　５・・・
ボンディングワイヤ、　６・・・ポリイミド樹脂層、　
７・・・タブリード、　８・・・封止樹脂、　９・・・
金属配線。 ３ 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　半導体ペレットの周囲を樹脂封止した半導体装置に
   おいて、半導体ペレット表面に直接又は他の絶縁層を介
   して、 （Ａ）３、３′、４、４′−ベンゾフェノンテトラカル
   ボン酸（その無水物及びアルキルエス テルを含む）と、 （Ｂ）少なくとも９０モル％の一般式（１）及び（２） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・（１） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・（２） （但し、式中ＸはＣＨ＿２、Ｏ、ＳＯ＿２、Ｃ（ＣＨ＿
   ３）＿２、Ｃ（ＣＦ＿３）＿２又はＳを、Ｒ＾１、Ｒ＾
   ２はＣＨ＿３、Ｃ＿２Ｈ＿５又は低級アルコキシ基を、
   Ｒ＾３、Ｒ＾４はＣ＿２Ｈ＿５を、Ｒ＾５はベンゼン核
   又はシクロヘキサン核をそれぞれ表し、そしてＲ＾１〜
   Ｒ＾４はいずれもＲ＾５に関してアミノ基のオルソ位に
   置換されている）で示される芳香族ジアミンを含むジア
   ミンを反応させてなるポリイミド樹脂の樹脂層を具備す
   ることを特徴とする半導体装置。