JPH0794639A - 半導体装置及び製造方法 - Google Patents

半導体装置及び製造方法

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JPH0794639A
JPH0794639A JP5196641A JP19664193A JPH0794639A JP H0794639 A JPH0794639 A JP H0794639A JP 5196641 A JP5196641 A JP 5196641A JP 19664193 A JP19664193 A JP 19664193A JP H0794639 A JPH0794639 A JP H0794639A
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bonding
protective film
film
insulating protective
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Yuri Yonekura
由里 米倉
Hidemitsu Egawa
秀光 江川
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体基板上に絶縁膜を介して設けられたボン
ディングパッドを含む金属配線パターンと、該金属配線
パターンを被覆する絶縁保護膜と、前記ボンディングパ
ッドに接合するボンディングワイヤとを有する半導体装
置において、ボンディングパッドを水分等による腐食か
ら守ることを目的とする。 【構成】前記絶縁保護膜が有機樹脂膜から成り、ボンデ
ィングパッドの開口部にワイヤボンディングした後、前
記有機樹脂膜のガラス転移点以上の熱処理を施し、該絶
縁保護膜を流動させることにより、ボンディングワイヤ
と接合する部分を除くパッドの露出面を被覆し、ボンデ
ィングパッドと水分との接触を防止できる構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置とその製造
方法に関するもので、特にボンディングパッドを腐食か
ら守るための該部での絶縁保護膜の形状に係るものであ
る。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の金属配線材料としては、一
般に抵抗、加工性の面を考慮し、Al(アルミニウム)
が用いられている。このAl 金属配線には、基板とのコ
ンタクト抵抗の安定化、信頼性改善等の理由で、純Al
にCu 、Si 等の元素を添加した、例えばAl −Cu 、
Al −Si 、Al −Si −Cu 等のAl 系合金が使用さ
れる。
【0003】Al 金属配線を用いた半導体装置の製造工
程の概略は次の通りである。絶縁膜が形成された半導体
基板上に、蒸着、スパッタ等により、前記Al 系合金膜
を形成する。その上に感光性の有機化合物等を塗布、露
光・現像によりホトレジストパターンを形成し(フォト
リソグラフィー)、これをマスクとして、反応性イオン
エッチング(RIE)等により下地膜をエッチングし、
金属配線パターンを形成する。
【0004】次に金属配線パターン(ボンディングパッ
ドを含む)上にPSG(燐珪酸化ガラス)等の絶縁保護
膜を堆積し、フォトリソグラフィー後、RIE、溶媒処
理等によりボンディングパッドの開口が行なわれる。
【0005】周知のように半導体装置では、ペレットに
電源を供給したり、外部との信号のやりとりをするた
め、前記ペレットのボンディングパッドと、ペレットを
搭載するリードフレームやステム上の導体(リード)と
の間を、Au 、Al 等の細い線で接続するいわゆるワイ
ヤボンディングが行なわれている。
【0006】図6は、このような従来のボンディングパ
ッド上にボンディングワイヤを接合した状態を示す断面
図である。半導体基板1上に熱酸化膜2及びCVD酸化
膜3を介して、金属配線パターンの一部分としてボンデ
ィングパッド(Al 系合金膜)4が形成されている。ボ
ンディングパッド4上の絶縁保護膜5は選択的に除去開
口され、開口面にボンディングワイヤ6が接合される。
接合は、例えばボンディングワイヤの先端に球状部7を
形成し、これをボンディングパッド4上に熱圧着して行
なわれる。十分な接合面積を確保するため、ボンディン
グパッド4は、球状部(接合部)7の径より、図のよう
に大きく開口しておく。そのためAl 系合金から成るボ
ンディングパッド表面の一部4aは、露出している。
【0007】近年半導体装置のパッケージとして、樹脂
封止によるプラスチックパッケージが多く用いられるよ
うになった。この場合、プラスチックパッケージに水分
等の異物が含まれており、この水分と、上記のボンディ
ングパッドの露出部分のAl系合金とが、酸化還元反応
を起こし、Al の腐食(corrosion コロージョン)が発
生する。Al 中に添加元素がある場合、添加元素の析出
物とAl とで局部電池を形成し、腐食がさらに顕著とな
る。図7は、この状態を模式的に説明する断面図であ
る。すなわち図示してないがパッケージ樹脂から水分等
の異物8がボンディングパッドの露出面4aに付着する
と、Al 系合金と化学反応を起こし、腐食が発生してA
l イオン等9が遊離し、腐食が進むと完全にボンディン
グパッド部10で断線し導通不良が発生してしまう。
【0008】この改善策として、ボンディングパッド
に、露出部を作らぬよう、あらかじめパッド面積を小さ
くしておく方法がある。しかしこの場合、接合面積が制
限され、接合強度の劣化が生じたり、絶縁保護膜にボン
ディングワイヤが掛り、接合時の外力により、絶縁保護
膜から下地にかけてクラックが生じ、素子にダメージを
与え、半導体装置の信頼性を著しく低下する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】これまで述べたよう
に、ボンディングワイヤとの接合面積を十分確保するた
め、ボンディングパッドの開口面積は大きく形成され
る。したがってボンディングパッドには、絶縁保護膜で
被覆されず、また接合部でもない露出面が存在する。こ
の露出面に水分等の異物が付着するとAl 合金の腐食が
発生し、素子の信頼性を著しく低下するという問題があ
り、かねてからワイヤボンディングを行なった後、ボン
ディングパッド表面の露出部を保護する技術が望まれて
いた。
【0010】本発明は、前記従来技術の問題点に鑑みな
されたもので、ボンディングパッドを有する半導体装置
において、ボンディングパッドを腐食から守ることので
きる構造の半導体装置とその製造方法とを提供すること
を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る本発明の
半導体装置は、半導体基板上に絶縁膜を介して設けられ
たボンディングパッドを含む金属配線パターンと、該金
属配線パターンを被覆する絶縁保護膜と、前記ボンディ
ングパッドに接合するボンディングワイヤとを有する半
導体装置において、前記絶縁保護膜が、有機樹脂膜から
成り、かつボンディングワイヤと接合する部分を除くボ
ンディングパッドの露出面を被覆していることを特徴と
する。
【0012】請求項2に係る本発明の製造方法は、有機
樹脂膜から成る絶縁保護膜で金属配線パターンを被覆す
る工程と、ボンディングパッド上の前記絶縁保護膜を選
択的に除去し開口する工程と、開口されたボンディング
パッドにボンディングワイヤを接合する工程と、前記絶
縁保護膜に該膜のガラス転移点以上の温度の熱処理を施
し、流動させることにより、該絶縁保護膜により、ボン
ディングワイヤと接合する部分を除くボンディングパッ
ドの露出面を被覆する工程とを、有することを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置の製造方法である。
【0013】
【作用】本発明は、絶縁保護膜として有機樹脂膜を使用
する。ガラス転移点が 300度以下の有機樹脂膜を用いる
ことが望ましいが、不可欠条件ではない。Au 、Al 等
のワイヤでワイヤボンディング後、前記有機樹脂膜のガ
ラス転移点以上の熱処理を加えて、有機樹脂膜が流動し
て、ボンディングパッド面を濡らすようにすることによ
り、ボンディングパッド(Al 系合金)の露出面(ボン
ディングワイヤとの接合部を除くボンディングパッドの
開口面)を絶縁保護膜で被覆する。これにより、樹脂パ
ッケージ等からの水分等を遮断して、ボンディングパッ
ドを腐食から守ることを可能にする。
【0014】
【実施例】図1は、本発明の半導体装置の一実施例の要
部断面図である。
【0015】この半導体装置は、(a)半導体基板1上
に絶縁膜(熱酸化膜(Si O2 )2とCVD酸化膜(S
i O2 )3の積層膜)を介して設けられたボンディング
パッド14を含む金属配線パターン(パッドのみ図示)
と、(b)該金属配線パターンを被覆する絶縁保護膜1
5が本発明の特徴である有機樹脂膜から成り、かつボン
ディングワイヤ6と接合する部分を除くボンディングパ
ッド14の露出面(図6参照)を被覆している該絶縁保
護膜15と、(c)ボンディングパッド14に接合する
ボンディングワイヤ6とを有することを特徴とする半導
体装置である。
【0016】次に本発明の半導体装置の製造方法の実施
例について図面を参照して以下説明する。
【0017】図2において、熱酸化膜(Si O2 )2及
びCVD酸化膜(Si O2 )3を形成した半導体基板1
を用意し、その上に、Al 系合金(Al −Si 、Al −
Cu、Al −Si −Cu 等)膜を、蒸着またはスパッタ
等により形成した後、周知のフォトリソグラフィー技術
後、RIE等により金属配線パターン(ボンディングパ
ッド14を含む)を形成する。
【0018】次に図3において、金属配線パターン(ボ
ンディングパッド14)を形成した基板1上に、絶縁保
護膜としてガラス転移点が 300℃以下の有機樹脂膜15
を、例えばスピンコート法等により塗布する。本実施例
に用いた有機樹脂膜15の構造式を化1に示す。
【0019】
【化1】 (但し、x =0 ,1 、y =0 ,1 、z =1 ,2 、n は1
以上の整数を表す)次に図4において、ボンディングパ
ッド14上の絶縁保護膜15を選択的に除去し開口す
る。そのため、絶縁保護膜15上にマスク材を塗布し、
リソグラフィー技術によりエッチング用の開口マスク1
6を形成する。次にRIE或いは樹脂の溶媒処理等によ
り開口部の絶縁保護膜を除去する。パッド開口後マスク
材16は除去される。
【0020】次に図5において、開口されたボンディン
グパッド14に、公知の方法によりAu 或いはAl 等の
ワイヤ6を用いて、ボールボンディング法により、ワイ
ヤボンディングを行なう。
【0021】その後、オーブン等を用いて、熱処理を行
なう。そのときの温度は、有機樹脂膜15のガラス転移
点以上とする。本実施例では、 300℃の熱処理を行なっ
た。このことにより、有機樹脂膜15はリフローされ、
ボンディングパッド14のAl 系合金面と濡れ、該パッ
ドの露出部14aは、図1に示すように、有機樹脂膜1
5により被覆される。
【0022】その後、リードフレーム等にマウントさ
れ、樹脂封止して半導体装置が得られる。
【0023】上記実施例に見られるように、有機樹脂膜
15のリフローにより、Al 系合金の露出面14aは、
容易にまた完全にこの膜により被覆されるので、ボンデ
ィングパッド14は、プラスチックパッケージ中に存在
する水分等と直接接触するところがなくなり、したがっ
てAl の腐食を抑え、ボンディングパッドの断線がなく
なる。
【0024】上記実施例では、樹脂封止形半導体装置を
例としたが、セラミックパッケージ等その他のパッケー
ジの半導体装置に対しても、所望により本発明を適用す
ることができる。
【0025】また本発明における絶縁保護膜は、上記実
施例以外のゴム、イミド、ワニス等でも可能である。
【0026】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、ボンデ
ィングパッドを有する半導体装置において、絶縁保護膜
に有機樹脂膜を用い、リフローすることにより、ボンデ
ィングパッドの露出面を被覆することができ、パッケー
ジ中の水分とボンディングパッドとの接触が防止され
る。したがって本発明により、ボンディングパッドを腐
食から守ることができる構造の半導体装置とその製造方
法とを提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の一実施例の要部断面図で
ある。
【図2】本発明の半導体装置の製造工程を示す断面図で
ある。
【図3】図2に続く製造工程を示す断面図である。
【図4】図3に続く製造工程を示す断面図である。
【図5】図4に続く製造工程を示す断面図である。
【図6】従来の半導体装置の要部断面図である。
【図7】従来の半導体装置の問題点を説明するための断
面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2,3 絶縁膜(酸化膜) 4,14 ボンディングパッド(Al 系合金) 4a,14a ボンディングパッドの露出面 5 絶縁保護膜 6 ボンディングワイヤ 15 有機樹脂膜から成る絶縁保護膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/768 23/31

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上に絶縁膜を介して設けられた
    ボンディングパッドを含む金属配線パターンと、該金属
    配線パターンを被覆する絶縁保護膜と、前記ボンディン
    グパッドに接合するボンディングワイヤとを有する半導
    体装置において、 前記絶縁保護膜が、有機樹脂膜から成り、かつボンディ
    ングワイヤと接合する部分を除くボンディングパッドの
    露出面を被覆していることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】有機樹脂膜から成る絶縁保護膜で金属配線
    パターンを被覆する工程と、ボンディングパッド上の前
    記絶縁保護膜を選択的に除去し開口する工程と、開口さ
    れたボンディングパッドにボンディングワイヤを接合す
    る工程と、前記絶縁保護膜に該膜のガラス転移点以上の
    温度の熱処理を施し、流動させることにより、該絶縁保
    護膜により、ボンディングワイヤと接合する部分を除く
    ボンディングパッドの露出面を被覆する工程とを、有す
    ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方
    法。
JP5196641A 1993-06-14 1993-06-14 半導体装置及び製造方法 Pending JPH0794639A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2002033749A1 (de) * 2000-10-14 2002-04-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum schutz elektronischer oder mikromechanischer bauteile
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US10236248B2 (en) 2016-06-16 2019-03-19 Seiko Epson Corporation Semiconductor device and manufacturing method thereof
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