JPH0383365A - 電子装置 - 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】 「産業上の利用分野」 この発明は、半導体装置等の電子部品をより小型化し、
より高信頼性化する手段を提供する電子装置に関する。

「従来の技術」 従来、電子部品チップの保護膜形成用のファイナル・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
部のボンディングされていない他部のアルミニューム（
一般には１００　μｍ×１００μｍ）はエポキシ・モー
ルド部に露呈してしまっていた。

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有機樹脂封止を施す電子部品にお
きる信頼性の低下を防ぐための電子装置に関するもので
ある。

従来、本発明人による特許願（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。

本発明人の提案は、パッドがコロ−ジョンをおこすこと
を防ぐのには有効であるが、長期間湿度のある雰囲気に
保持し、これに半田付を行う時、半田付の２６０°Ｃの
急激な温度変化で有機樹脂中の水分が急激に気化し、パ
ッケージにクランクを誘発してしまった。特に電子部品
チップの裏側にあるダイの部分での有機樹脂との剥離が
多かった。

これはこのダイか金属であり、有機樹脂との熱膨張係数
の差による歪エネルギの発生によると推定される。かか
る信頼性の低下を補う電子部品の構造およびその対策が
求められていた。

「目的」 この発明は、プラスチック・モールド（有機樹脂）封正
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
半導体装置等の電子部品を以下電子部品チップまたは単
にチップという）の表面のみならず、リードフレーム（
全面の最終的に電子部品のリードを構成するための集合
体をいう）およびその連結部（−電子部品チップのバッ
ドとリードフレームのステム部のバッドとを連結するた
めの領域のすべて）を覆って保護膜を設けることにより
、高信頼性の電子装置を形成する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・パンケージにお
いて、信頼性を低下させ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、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、高信頼性の半導体装置を設けたことを特徴
としている。

「発明の構成」 第１図（Ａ）　、　（Ｂ）は本発明構造の有機樹脂封止
を施した電子部品の縦断面図の部分を示す。

第１図（Ａ）は電子部品チップ（２８）と、このチップ
の金属、例えばアルミニュームと金の２層バンド（３８
）とリードフレームの電子部品チップとの連結のための
ステム（３５）のバッド（３８°）との間に導体（３９
）例えば半田付による連結を行い、更にこのチップ（２
８）表面、バッド（３８）表面、連結部（３８）　。

（３８“）、（３９）、電子部品チップ（２８）の裏面
および側面に対し、劣化防止用保護膜、特に窒化珪素膜
、酸窒化珪素膜、炭化珪素膜またはこれらとダイヤモン
ド状炭素（ＤＬＣという）との多層ｌ！（２７）のコテ
ィングを行う。

この窒化珪素膜の如き保護膜は室温またはその近傍の温
度において、珪化物気体と窒化物気体とを反応炉に導入
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。

このようにして劣化防止用保護膜を３００〜５０００人
、−ｍ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樹脂（３３
）を注入・刺止させた。更にタイバー（リードフレーム
のリード間がばらつかないように一時的に連結している
もの）を切断するとともにフレームをリード（３７）部
にて曲げ、さらにリード部の酸洗いを行った後、リード
（３７）にハンダメツキを行った。

一般に半導体装置の構造においては、信頼性を低下させ
る水がモールド材（３３）を含侵し、チップ（２８）、
バッド（３８）、ステム（３５）のバッド（３８”）の
表面に集合する。本発明はこの水に対しこれらの水が電
子部品チップ等に直接接触しないように高信頼性化を図
っている。

かくして第１図（Ａ）はチップをワイヤボンドしないた
め電子部品チップの下にダイかなく、かつボンディング
ワイヤも省略され小型化されている。

第１図（Ｂ）においては、ＰＣＢ　（プリント回路基板
）への電子部品（２９）の密接はダイのない側で行って
いる。このため、半田付の時の２６０°Ｃ１１０秒の急
激な熱上昇に対し、万が−の有機樹脂中に含侵している
水の膨張によるパッケージのクラックの発生をさらに防
ぐ。

第２図は、本発明の電子部品チップがリードフレームに
ボンディングまたはマウントされた構造で、１つがホル
ダに装着された基板、または複数個ホルダに装着して集
合させた基体（２）を複数配設させ、プラズマＣＶＤ法
により窒化珪素膜等の保ｉｌ膜のコーティングを行うた
めのプラズマＣＶＤ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（６）は、反応空間を有する反応室（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（１３）
を有し、フード（１３）は入口側ノズル（３）より反応
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。反応後は排出側フ
ード（１３”）より排気口（４）を経てバルブ（２１）
、真空ポンプ（２０）に至る。高周波型ａ（１０）より
の電気エネルギはマツチングトランス（２６）をへて、
５０Ｋｌｌｚ　〜５０Ｍｌ１ｚ例えば１３．５６Ｋｔｌ
ｚの周波数を上下間の一対の同じ大きさの網状電極（１
１）、　（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、このレ
ヘルと基体（２）との間にはバイアス供給ｓ　（２４）
により、ＤＣまたはＡＣバイアス（１〜５００ＫＩＩｚ
例えば５０Ｋｔｌｚ）を加えた。

また周辺の反応性気体を反応室の内壁にまで広がらない
ようにした。枠構造のホルダ（４０）は導体の場合は浮
いたレベルとし、また絶縁体であってもよい。反応性気
体は一対の電極（１１）、（１１“）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、この電子部品チップ、このチップにボンディング
されたステムまたはリードフレーム上にコーティングさ
れるようにした。プラズマＣＶＤ法において、被膜の被
形成体（２）〈以下基体（２）という）はサポータ（４
０’）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とし、いずれの電極（１１
）　、　（１１′）からも離間させている。複数の基板
は互いに一定の間隔（３〜１３Ｃｆｆ１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
中の陽光柱内に配設される。

第３図（Ａ）は基体（２）の部品を拡大したものである
。即ち第２図の基体（２）は電子部品チップをリードフ
レームに５〜１０ケマウントした基板（２″）を示す。

電子部品チップ（２８）を第３図（Ａ）で口型で略記し
ている。リードフレームのリード（図示せず）を−・時
的に固定している上下の補助バー（４１）　、　（４１
’）を第３図（Ａ）で直線で示している。第３図（Ａ）
の＾−Ａ′の縦断面図を（Ｂ）に示している。

第３図（Ｂ）ではそれぞれの電子部品（２９−１）　、
　（２９−２）・・・（２９−ｎ）即ち（２９）に対応
して、補助バー（４１）。

（４１’）、リード（３７）　、パッド（３８）　、　
（３８’　）　、電子部品チップ（２８）を示している
。

第１図、第２図、第３図に示した電子装置の保護膜形成
の実施例を示す。

「実施例１」 第１図において、電子部品チップ（２８）のパッド（３
８）をアルごニウムと金の２層膜とした。リードフレー
ムのリード（３７）より延在したステム（３５）にはニ
ッケルメンキをしたバンド（３８°）と、ここに半田が
局部的に連結部を構成するためにつけられている。この
リードフレームをそれぞれのパッド（３８）　、　（３
８″）を位置合わせをし、２６０°Ｃの熱外線を照射し
、半田を溶かしかつ連結させた。

かくして第３図（Ｂ）の構造を作る。これを第３図（Ａ
）のホルダ（２）に１ケまたは複数個装着して基体とし
、保護膜を第２図の装置で作製した。

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（ｓｉｚｕ６）を（１７）よ
り、また窒化物気体である窒素を（１４）より、反応室
等のエツチング気体、例えば弗化窒素を（１６）より、
またエチレン（Ｃａ１１．）を（１５）より供給してい
る。それらは流量計（１８）、バルブ（１９）により制
御されている。

例えば、窒化珪素を作らんとする場合、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）またはその近傍の温度とし、反応性気体は
反応室に５ｉｄｌＪＮｚ　＝　１／３として反応室の圧
力０．０１〜０．１ｔｏｒｒ例えば０．０５ｔｏｒｒに
保持しつつ供給した。更に１３．５６Ｋｔｌｚの周波数
の高周波エネルギをＩＫＨの出力で一対の電極（１１）
。

（１１″）に供給した。またＡＣバイアス用の５０Ｋｌ
ｌＺの周波数のバイアス（２４）を基体（２）に１００
〜５００　−の出力で加える。かくして平均１０００人
（１０００入±２００人）に約１０分（平均速度２入／
秒）の被膜形成を行った。

窒化珪素膜は絶縁耐圧３　Ｘ１０’Ｖ／ｃｏ＋以上を有
し、比抵抗は２　Ｘｌ０１５ΩｃｌＩ＋であった。赤外
線吸収スペクトルでは８６４ｃｍ＋　−’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。

ＤＬＣを形成する場合、同様の室温でジシランおよび窒
素のかわりに（■５）よりエチレンを１００Ｘの濃度で
反応室（１）に反応空間の圧力０．０１〜０．５ｔｏｒ
ｒ例えば０．０５ｔｏｒｒを保持しつつ供給した。高周
波エネルギバイアスは同様とした。すると２人／秒の成
長速度でＤＬＣ膜を３００〜３０００人例えば１０００
人の厚さに形成することができた。

ＤＬＣは金属および酸化物には密着しにくいため、この
成膜はまず窒化珪素膜を２００〜２０００大形威して、
さらにその上にＤＬＣを３００〜３０００人の厚さに形
威した。ＤＬＣはすべての酸に対して耐久性を有し、超
高温で電子部品を作るのに優れていた。

ホルダ（４０）は枠の内側の大きさ６０ｃｍ　Ｘ　６０
ｃｎ＋を有し、電極間距離は３０ｃ＋ｓ　（有効２０ｃ
ＩＩｌ）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、基体に電子部品チップをマウントした
リードフレーム（２９−１）　、　（２９−２）　　・
・・・（２９−ｎ）即ち（２９）を配設したものである
。このジグのＡ−Ａ’の断面図を（Ｂ）に示す。チップ
（２８）をパッド（３８）　、　（３８’）を含む連結
部でステム（３５）に連結してあり、これらが複数ケフ
レーム上に配設されている。

リードフレーム部はこの実施例では８０ビンの例を示し
ている。４２７０イまたは銅フレームのステム（３５）
と電子部品チップ（２８）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ビン数、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。

即ち本発明は、単に保護膜として例えば窒化珪素膜、窒
化珪素膜とＤＬＣの多層膜を電子部品チップとリードフ
レームとを連結部で連結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、チップの露呈した
表面に対しても均一な膜厚で保護膜をコーティングする
。そしてこのためにリードフレームの導体を通じて基体
（２）に印加された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。

さらに本発明においては、第１図（Ａ）　、　（Ｂ）に
示した如く、トランスファモールド法によりエポキシ樹
脂をモールド（３３）　した。そしてリードと電子部品
チップとを一体物とした。

さらにタイバーおよび補助パーを除去した。そしてモー
ルドより外のリード部を第１図（Ａ）のリード（３７）
の如く所定の形状を曲げてリードの表面の酸洗いをし、
半田メンキを完成させた。

なお本発明においては、ｐｃｖｏ法において、電気エネ
ルギのみならず、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。

「効果」 金属のリード、電子部品チップ、連結部と異なる材料は
一般に有機樹脂と密着性が悪い。しかし本発明では、こ
れらを密着性のよい保護膜を形威し、かつ保護膜と密着
性のよい面に有機樹脂膜で封止することにより高信頼性
化を図ることができた。特にリードと電子部品チップと
を機械的に有機樹脂で保護し、かつこの樹脂の欠点を保
護膜で覆った。さらに従来用いられていたグイとワイヤ
とを除去することにより超小型化を図ることができた。

加えて窒化珪素等の保護膜は水、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、ＰＣＴ　（プレッシャー・クツカ
ー・テスト）１０ａｔｏｍ、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チップは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。

本発明における保護膜は窒化珪素膜とした。しかしＤＬ
Ｃ（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集積回
路として示したが、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、ハンダバンブボンディン
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図は本発明の電子装置の縦断面図を示す。 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。 ２？ ３７ ｒ ９ 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電子部品のチップのパッドと、リードフレームのス
   テム部のパッドとを導体により密接せしめた連結部と前
   記電子部品チップおよび前記ステム部を覆って保護膜を
   設け、該保護膜に密接して有機樹脂で覆ったことを特徴
   とする電子装置。 ２、電子部品のパッドとリードフレームのステム部のパ
   ッドとを導体により密接せしめた連結部と前記電子部品
   チップおよび前記ステム部を覆って有機樹脂が設けられ
   たことを特徴とする電子部品。