JPH0415626B2 - - Google Patents
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- JPH0415626B2 JPH0415626B2 JP60074818A JP7481885A JPH0415626B2 JP H0415626 B2 JPH0415626 B2 JP H0415626B2 JP 60074818 A JP60074818 A JP 60074818A JP 7481885 A JP7481885 A JP 7481885A JP H0415626 B2 JPH0415626 B2 JP H0415626B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
- H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
- H01L23/3157—Partial encapsulation or coating
- H01L23/3192—Multilayer coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は樹脂封止型半導体集積回路装置に関
し、特に封止用樹脂により生じる熱応力から素子
の保護を図つた樹脂封止型半導体集積回路装置に
関する。
し、特に封止用樹脂により生じる熱応力から素子
の保護を図つた樹脂封止型半導体集積回路装置に
関する。
一般に半導体集積回路装置では、半導体基板上
に形成した素子領域の基本的な特性の変動を抑制
するために、素子上に素子保護層と称される絶縁
性の被膜を形成し、外界からの機械的破壊や水分
の流入、塵埃等の異物からの保護、さらに不純物
イオン（主にアルカリ金属）からの保護を図つて
いる。
に形成した素子領域の基本的な特性の変動を抑制
するために、素子上に素子保護層と称される絶縁
性の被膜を形成し、外界からの機械的破壊や水分
の流入、塵埃等の異物からの保護、さらに不純物
イオン（主にアルカリ金属）からの保護を図つて
いる。
例えば、第３図は素子領域にMOS型電界効果
トランジスタを形成した半導体集積回路装置の一
部断面構造を示している。図示のように、シリコ
ン基板２１には酸化シリコンで素子分離領域２２
を形成して素子領域を両成し、ここに酸化シリコ
ンのゲート絶縁膜２３、多結晶シリコンのゲート
電極２４を形成し、またシリコン基板２１の主面
に不純物を導入したソース・ドレイン領域２５を
形成してMOS型トランジスタを構成している。
また、この上には層間絶縁膜２８を形成し、かつ
これに開設したコンタクトホールを通して前記ソ
ース・ドレイン領域２５に接続するアルミニウム
の引出し電極２９を形成している。
トランジスタを形成した半導体集積回路装置の一
部断面構造を示している。図示のように、シリコ
ン基板２１には酸化シリコンで素子分離領域２２
を形成して素子領域を両成し、ここに酸化シリコ
ンのゲート絶縁膜２３、多結晶シリコンのゲート
電極２４を形成し、またシリコン基板２１の主面
に不純物を導入したソース・ドレイン領域２５を
形成してMOS型トランジスタを構成している。
また、この上には層間絶縁膜２８を形成し、かつ
これに開設したコンタクトホールを通して前記ソ
ース・ドレイン領域２５に接続するアルミニウム
の引出し電極２９を形成している。
図中、２６，２７はMOS型トランジスタ同志
やその他の素子を相互に接続するために、各々多
結晶シリコン、不純物導入領域で構成した配線領
域である。
やその他の素子を相互に接続するために、各々多
結晶シリコン、不純物導入領域で構成した配線領
域である。
そして、このように構成した素子領域ないし配
線領域を保護するために、酸化シリコンや窒化シ
リコン等の素子保護層３０を全面にわたつて被膜
形成している。しかる上で、この素子を樹脂で封
止する樹脂封止型半導体集積回路装置にあつて
は、エポキシ等のように加工性に優れかつ必要な
強度が得られしかもコスト的にも有利なプラスチ
ツクによる樹脂層３１を用いて前述の素子を一体
的に封止している。
線領域を保護するために、酸化シリコンや窒化シ
リコン等の素子保護層３０を全面にわたつて被膜
形成している。しかる上で、この素子を樹脂で封
止する樹脂封止型半導体集積回路装置にあつて
は、エポキシ等のように加工性に優れかつ必要な
強度が得られしかもコスト的にも有利なプラスチ
ツクによる樹脂層３１を用いて前述の素子を一体
的に封止している。
前述した従来の樹脂封止型半導体集積回路装置
は、素子保護層３０を酸化シリコンや窒化シリコ
ンで形成する一方、これを封止する樹脂層３１に
エポキシ等の樹脂を用いているため、両者の熱膨
張係数の相違によつて次のような問題が生じてい
る。即ち、前述の例では、素子保護層３０の酸化
シリコンの熱膨張係数は４×10-7、また樹脂層３
１のエポキシのそれは７〜８×10-5であり、両者
間には２桁の相違がある。
は、素子保護層３０を酸化シリコンや窒化シリコ
ンで形成する一方、これを封止する樹脂層３１に
エポキシ等の樹脂を用いているため、両者の熱膨
張係数の相違によつて次のような問題が生じてい
る。即ち、前述の例では、素子保護層３０の酸化
シリコンの熱膨張係数は４×10-7、また樹脂層３
１のエポキシのそれは７〜８×10-5であり、両者
間には２桁の相違がある。
このため、例えば周囲の温度変化が30℃程度で
も、素子保護層３０と樹脂層３１との間には1000
Kg／cm2程度の大きな熱応力が発生することにな
る。この結果、素子保護層３０にクラツク（割
れ）が生じ、素子領域への水分や不純物の侵入を
許して特性の変動を生じることになる。
も、素子保護層３０と樹脂層３１との間には1000
Kg／cm2程度の大きな熱応力が発生することにな
る。この結果、素子保護層３０にクラツク（割
れ）が生じ、素子領域への水分や不純物の侵入を
許して特性の変動を生じることになる。
また、この熱応力はゲート電極２４、ソース・
ドレイン領域２５更には配線領域２６，２７にも
及ぶ場合があり、ゲート電極２４の破壊やリーク
電流の増大を引き起こし、動作不良の原因になる
こともある。
ドレイン領域２５更には配線領域２６，２７にも
及ぶ場合があり、ゲート電極２４の破壊やリーク
電流の増大を引き起こし、動作不良の原因になる
こともある。
本発明の樹脂封止型半導体集積回路装置は、素
子保護層を第１および第２の保護層により少なく
とも２層に構成すると共に、これら第１、第２の
保護層の間に低弾性物質等からなる応力緩和層を
形成して樹脂層と素子保護層との間に生じる熱応
力をこの応力緩和層において緩和し、素子への熱
応力の影響を低減し得る構成を有している。
子保護層を第１および第２の保護層により少なく
とも２層に構成すると共に、これら第１、第２の
保護層の間に低弾性物質等からなる応力緩和層を
形成して樹脂層と素子保護層との間に生じる熱応
力をこの応力緩和層において緩和し、素子への熱
応力の影響を低減し得る構成を有している。
次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明をMOS型トランジスタを素子
領域に形成した半導体集積回路装置に適用した例
である。シリコン基板１上には酸化シリコンから
なる素子分離領域２を形成して素子領域を画成し
ている。素子領域には酸化シリコンからなるゲー
ト絶縁膜３を形成し、その上に多結晶シリコンか
らなるゲート電極４を形成している。また、素子
領域のシリコン基板１の主面には不純物を導入し
てソース・ドレイン領域５を形成し、これにより
MOS型トランジスタを構成している。
領域に形成した半導体集積回路装置に適用した例
である。シリコン基板１上には酸化シリコンから
なる素子分離領域２を形成して素子領域を画成し
ている。素子領域には酸化シリコンからなるゲー
ト絶縁膜３を形成し、その上に多結晶シリコンか
らなるゲート電極４を形成している。また、素子
領域のシリコン基板１の主面には不純物を導入し
てソース・ドレイン領域５を形成し、これにより
MOS型トランジスタを構成している。
一方、素子分離領域上には多結晶シリコンから
なる配線層６を設け、また素子領域以外のシリコ
ン基板１の主面には不純物を導入した配線層７を
形成し、これらで配線領域を構成している。
なる配線層６を設け、また素子領域以外のシリコ
ン基板１の主面には不純物を導入した配線層７を
形成し、これらで配線領域を構成している。
そして、素子領域および配線領域にわたつて、
酸化シリコンからなる層間絶縁膜８を形成し、か
つこの層間絶縁膜８に開設したスルーホールを通
してアルミニウムの引き出し電極９を形成して素
子、配線の各領域間の接続を行なつている。
酸化シリコンからなる層間絶縁膜８を形成し、か
つこの層間絶縁膜８に開設したスルーホールを通
してアルミニウムの引き出し電極９を形成して素
子、配線の各領域間の接続を行なつている。
更に、前記層間絶縁膜８および引き出し電極９
を覆うように素子保護層１０を形成している。こ
の素子保護層１０は、酸化シリコン等からなる第
１の保護層１１の上に応力緩和層１３を形成し、
更にその上に第１の保護層１１と同一材質の第２
の保護層１２を形成した多層構造としている。前
記応力緩和層１３はシリコン樹脂やポリイミド樹
脂等の弾性率の小さい物質が用いられる。
を覆うように素子保護層１０を形成している。こ
の素子保護層１０は、酸化シリコン等からなる第
１の保護層１１の上に応力緩和層１３を形成し、
更にその上に第１の保護層１１と同一材質の第２
の保護層１２を形成した多層構造としている。前
記応力緩和層１３はシリコン樹脂やポリイミド樹
脂等の弾性率の小さい物質が用いられる。
しかる上で、この半導体素子はエポキシ等のプ
ラスチツク樹脂１４により封止され、樹脂封止型
の半導体集積回路装置が完成される。
ラスチツク樹脂１４により封止され、樹脂封止型
の半導体集積回路装置が完成される。
ここで、前記素子保護層１０および樹脂１４の
封止工程を第２図Ａ〜Ｄを用いて簡略説明する。
なお、図では説明を簡単にするために、半導体集
積回路装置の一部をのみ図示している。
封止工程を第２図Ａ〜Ｄを用いて簡略説明する。
なお、図では説明を簡単にするために、半導体集
積回路装置の一部をのみ図示している。
即ち、同図Ａのように、シリコン基板１上の層
間絶縁膜８上に配線層（アルミニウム等）９を形
成した後に、CVD法によつて酸化シリコン１１
Ａを堆積し、第１の保護層１１を形成する。次い
で、その上面にシリコン樹脂１３Ａを薄く塗布し
同図Ｂのように応力緩和層１３を形成する。そし
て、更にその上にCVD法によつて再び酸化シリ
コン１２Ａを堆積し、同図Ｃのように第２の保護
層１２を形成する。これにより、素子保護層１０
が完成でき、最後に全体を同図Ｄのようにエポキ
シ樹脂１４で封止すれば終了される。
間絶縁膜８上に配線層（アルミニウム等）９を形
成した後に、CVD法によつて酸化シリコン１１
Ａを堆積し、第１の保護層１１を形成する。次い
で、その上面にシリコン樹脂１３Ａを薄く塗布し
同図Ｂのように応力緩和層１３を形成する。そし
て、更にその上にCVD法によつて再び酸化シリ
コン１２Ａを堆積し、同図Ｃのように第２の保護
層１２を形成する。これにより、素子保護層１０
が完成でき、最後に全体を同図Ｄのようにエポキ
シ樹脂１４で封止すれば終了される。
以上の構成によれば、素子保護層１０は酸化シ
リコンからなる第１、第２の保護層１１，１２
と、この間に設けたシリコン樹脂等の低弾性材の
応力緩和層１３とで多層に構成しているので、最
外穀を形成するエポキシ樹脂１４と素子保護層１
０との熱膨張率の差に伴なう熱応力が生じても、
この熱応力は応力緩和層１３によつて緩和され、
素子領域や配線領域に影響を及ぼすことはない。
なお、素子保護層１０内の応力緩和層を構成する
物質は半導体集積回路装置の信頼性上好ましくな
い不安定性を内含しているが、この応力緩和層１
３は第１、第２の保護層１１，１２により挾持す
る構成としているため、外界からの機械的破壊
や、水分、異物等からの素子の保護、更にはイオ
ン性の不純物からの保護に対しても従来と同様の
効果が期待できる。例えば、応力緩和層１３にポ
リイミド樹脂を用いた場合には、ポリイミド樹脂
は吸湿性が高く外部からの水分の侵入に際しポリ
イミド樹脂膜中に水分が蓄積され易い。そのた
め、仮にポリイミド樹脂膜に水分が侵入された場
合においてはポリイミド樹脂膜が新たな水分の発
生源になるというおそれがある。しかしながら、
本発明ではポリイミド樹脂膜の上側に第２の保護
層１２が存在し、下側に第１の保護層１１が存在
しているため、第２の保護層１２によつてポリイ
ミド樹脂膜への水分の侵入が抑制でき、かつ仮に
水分がポリイミド樹脂膜まで侵入された場合でも
第１の保護層１１によつて素子領域や配線領域に
まで水分が侵入することを確実に防止することが
できる。このことは、イオン性の不純物に対して
も同じである。
リコンからなる第１、第２の保護層１１，１２
と、この間に設けたシリコン樹脂等の低弾性材の
応力緩和層１３とで多層に構成しているので、最
外穀を形成するエポキシ樹脂１４と素子保護層１
０との熱膨張率の差に伴なう熱応力が生じても、
この熱応力は応力緩和層１３によつて緩和され、
素子領域や配線領域に影響を及ぼすことはない。
なお、素子保護層１０内の応力緩和層を構成する
物質は半導体集積回路装置の信頼性上好ましくな
い不安定性を内含しているが、この応力緩和層１
３は第１、第２の保護層１１，１２により挾持す
る構成としているため、外界からの機械的破壊
や、水分、異物等からの素子の保護、更にはイオ
ン性の不純物からの保護に対しても従来と同様の
効果が期待できる。例えば、応力緩和層１３にポ
リイミド樹脂を用いた場合には、ポリイミド樹脂
は吸湿性が高く外部からの水分の侵入に際しポリ
イミド樹脂膜中に水分が蓄積され易い。そのた
め、仮にポリイミド樹脂膜に水分が侵入された場
合においてはポリイミド樹脂膜が新たな水分の発
生源になるというおそれがある。しかしながら、
本発明ではポリイミド樹脂膜の上側に第２の保護
層１２が存在し、下側に第１の保護層１１が存在
しているため、第２の保護層１２によつてポリイ
ミド樹脂膜への水分の侵入が抑制でき、かつ仮に
水分がポリイミド樹脂膜まで侵入された場合でも
第１の保護層１１によつて素子領域や配線領域に
まで水分が侵入することを確実に防止することが
できる。このことは、イオン性の不純物に対して
も同じである。
ここで、第１、第２の保護層１１，１２には窒
化シリコンを用いてもよく、また応力緩和層１３
にはシリカフイルム（シリコン化合物を主成分と
する溶液を塗布、焼成することにより形成した酸
化シリコン膜）を用いてもよい。
化シリコンを用いてもよく、また応力緩和層１３
にはシリカフイルム（シリコン化合物を主成分と
する溶液を塗布、焼成することにより形成した酸
化シリコン膜）を用いてもよい。
以上説明したように本発明は素子保護層を第
１、第２の保護層で形成すると共に、これらの層
間に低弾性材からなる応力緩和層を形成している
ので、最外穀を形成する封止用樹脂と素子保護層
との間に生じる熱応力を応力緩和層で緩和して素
子や配線領域への影響をなくし、素子や配線の信
頼性の向上を図ることができる。また、応力緩和
層を第１、第２の保護層によつて挾持しているの
で、応力緩和層が露呈されることにより生じる特
性上の不安定が生じることもない。
１、第２の保護層で形成すると共に、これらの層
間に低弾性材からなる応力緩和層を形成している
ので、最外穀を形成する封止用樹脂と素子保護層
との間に生じる熱応力を応力緩和層で緩和して素
子や配線領域への影響をなくし、素子や配線の信
頼性の向上を図ることができる。また、応力緩和
層を第１、第２の保護層によつて挾持しているの
で、応力緩和層が露呈されることにより生じる特
性上の不安定が生じることもない。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図Ａ
〜Ｄは素子保護層等を形成する方法を説明するた
めの一部の模式的な断面図、第３図は従来構造の
断面図である。 １……シリコン基板、２……分離領域、４……
ゲート電極、５……ソース・ドレイン領域、６，
７……配線、８……層間絶縁膜、９……引き出し
電極、１０……素子保護層、１１……第１の保護
層、１２……第２の保護層、１３……応力緩和
層、１４……樹脂。
〜Ｄは素子保護層等を形成する方法を説明するた
めの一部の模式的な断面図、第３図は従来構造の
断面図である。 １……シリコン基板、２……分離領域、４……
ゲート電極、５……ソース・ドレイン領域、６，
７……配線、８……層間絶縁膜、９……引き出し
電極、１０……素子保護層、１１……第１の保護
層、１２……第２の保護層、１３……応力緩和
層、１４……樹脂。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 素子領域および配線領域を覆う素子保護層を
有し、かつこれらをエポキシ等の樹脂で封止して
なる樹脂封止型半導体集積回路装置において、前
記素子保護層は前記素子領域および配線領域の直
上に形成した第１の保護層と、この第１の保護層
上に形成した第２の保護層と、これら第１、第２
の保護層間に形成した低弾性材料からなる応力緩
和層とで多層に構成したことを特徴とする樹脂封
止型半導体集積回路装置。 ２ 応力緩和層はシリコン樹脂、ポリイミド樹
脂、シリカフイルムのいずれかである特許請求の
範囲第１項記載の樹脂封止型半導体集積回路装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7481885A JPS61232646A (ja) | 1985-04-09 | 1985-04-09 | 樹脂封止型半導体集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7481885A JPS61232646A (ja) | 1985-04-09 | 1985-04-09 | 樹脂封止型半導体集積回路装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61232646A JPS61232646A (ja) | 1986-10-16 |
| JPH0415626B2 true JPH0415626B2 (ja) | 1992-03-18 |
Family
ID=13558272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7481885A Granted JPS61232646A (ja) | 1985-04-09 | 1985-04-09 | 樹脂封止型半導体集積回路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61232646A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1985
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| JPS5723229A (en) * | 1980-07-17 | 1982-02-06 | Toshiba Corp | Semiconductor device and its manufacture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61232646A (ja) | 1986-10-16 |
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