JPH0799271A

JPH0799271A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH0799271A
Application number: JP5332947A
Authority: JP
Inventors: Etsushi Adachi; 悦志足立; Hiroshi Adachi; 廣士足達; Shigeyuki Yamamoto; 茂之山本; Hiroyuki Nishimura; 浩之西村; Shintarou Minami; 伸太朗南; Susumu Tajima; 享田島; Hiroshi Tobimatsu; 博飛松
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-06-16
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-04-11
Also published as: DE19504684A1

Abstract

(57)【要約】【目的】樹脂モールドに対して応力耐性をより高く
し、かつ、紫外線照射効率を高くすることを目的とす
る。【構成】酸化膜２，アルミ配線３，アルミボンディン
グパッド３ａ，シリコン窒化膜４，トランジスタ６など
があらかじめ形成されている半導体基板１上に、末端に
水素原子をもち側鎖にメチル基をもつシリコーンラダー
系樹脂からなる樹脂膜５を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、一般的には、モール
ド樹脂で封止される紫外線消去型の半導体装置に関する
ものであり、より特定的には、封止の際にモールド樹脂
から受ける応力に対して、優れた緩衝効果を有する応力
緩衝膜を備えた半導体装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のモールド樹脂により封止される半
導体装置では、半導体素子の微細化にともない、封止樹
脂の応力による揮発不良または誤動作が問題となってい
る。この問題を解決するために、樹脂層によりなる応力
緩衝膜を素子表面に形成する方法が提案されている。例
えば、特開昭５５−５０６４５号公報に示された半導体
装置では、側鎖にフェニル基，メチル基などの耐熱性を
高くする基と、アルキル基など加熱処理によって架橋結
合を形成する基を合わせ持つシリコーンラダー系樹脂を
表面保護膜として用いている。

【０００３】図３は、上記文献に開示された従来の半導
体装置の製造工程を示す断面図である。以下、この半導
体装置の製造方法について説明する。まず、図３（ａ）
に示すように、シリコンからなる半導体基板３１上に、
ベース領域３２とエミッタ領域３３を形成する。つい
で、図３（ｂ）に示すように、この上にフェニルトリエ
トキシシランの加熱重合物であるシリコーン系合成樹脂
のシクロヘキサノン溶液をスピンナーを用いて塗布して
乾燥し、シリコーンラダー系樹脂膜３４を形成する。

【０００４】次に、図３（ｃ）に示すように、この上に
コレクタ領域となる半導体基板３１、およびベース領域
３２，エミッタ領域３３の電極取り出し口の上部に窓の
開いたフォトレジストパターン３５を形成する。次に、
このフォトレジストパターン３５をマスクとして、１，
１，１−トリクロロエタンを用いて、シリコーンラダー
系樹脂膜３４をエッチングし、フォトレジスト３５を除
去して３５０℃で１時間熱処理を行い、図３（ｄ）に示
すように、架橋したシリコーンラダー系樹脂パターン３
４ａを形成する。

【０００５】ついで、図３（ｅ）に示すように、シリコ
ーンラダー系樹脂パターン３４ａの開口部を埋めるよう
にアルミ蒸着膜３６を形成し、この上に所定の形状を有
するフォトレジストパターン３５ａを形成する。つい
で、このフォトレジストパターン３５ａをマスクとして
アルミ蒸着膜３６をエッチングすることにより、図３
（ｆ）に示すように、アルミ電極３６ａを形成し、目的
の半導体装置を形成するようにしている。

【０００６】ここで、上述した従来技術における、フェ
ニルトリエトキシシランの加熱重合物などからなるシリ
コーンラダー系樹脂を備えるＭＯＳトランジスタでは、
高温の環境下に放置した後でも、ソース・ドレイン間の
リーク電流が安定していることが明らかになっている。

【０００７】一方、図４は、特開昭５６−１１８３３４
号公報に示された半導体装置を示す断面図である。同図
において、４１は半導体基板、４４は半導体基板４１上
に形成したアルミ配線およびワイヤボンディング用アル
ミ電極パッドとなるアルミニウム膜、４５はＰＳＧ膜、
４６はポリイミドからなる表面保護膜である。この、半
導体装置は表面保護膜４６を設けることにより、α線に
よるソフトエラーを起こさず、機械的ストレスを受けて
も下地のＰＳＧ膜４５にクラックが生じない特徴を持
つ。

【０００８】ところで、表面保護膜４６の形成のための
ポリイミド膜のエッチングには、アルカリ溶液が用いら
れ、これがアルミニウム表面を侵食するため、アルミパ
ッドに荒れが生じることがある。このアルミパッドの荒
れは、Ａｕワイヤボンディング時にアルミパッドとＡｕ
ワイヤとの接合不良を引き起こし、半導体装置の信頼性
を招く。しかし、ＰＳＧ膜４５があることでこのアルミ
パッドの荒れを防ぐことができる。この半導体装置で
は、まず、ポリイミド膜形成前にＣＶＤ法によりＰＳＧ
膜４５を形成し、この状態でポリイミド膜の開口のため
のエッチング処理を行う。そしてこの後、アルミパッド
上のＰＳＧ膜４５をＨＦとＮＨ₄Ｆの混合液により選択
的にエッチング除去している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来は以上のように構
成されていたので、まず、半導体装置をパッケージ化し
たとき、モールドするモールド樹脂から受ける応力に対
する保護効果については期待できないという問題があっ
た。なぜならば、この従来技術におけるシリコーンラダ
ー系樹脂膜は、形成可能な膜厚が２μｍであり、応力緩
衝膜としては薄いからである。これは、シリコーンラダ
ー系樹脂の分子量があまり大きくないからである。

【００１０】従来では、側鎖にフェニル基、メチル基な
どの耐熱性の高い基とアルキル基など加熱処理によって
架橋結合を形成する基を合わせ持つシリコーンラダー系
樹脂やポリイミド樹脂を表面保護膜として用いている。
表面保護膜の性能を考えれば、耐熱性が高いほど、それ
を用いた半導体装置の信頼性が高くなる。

【００１１】ここで、シリコーンラダー系樹脂の耐熱性
はその側鎖によって性質が異なるが、大気中ではフェニ
ル基を有するものが耐熱温度５００〜５５０℃で最も高
く、ポリイミド樹脂をも上回る。ところが、酸素の無い
雰囲気、例えば、窒素中ではメチル基を有するシリコー
ンラダー系樹脂が７００℃の耐熱性を持つ。したがっ
て、表面保護膜がモールド樹脂で封止された状態で用い
られることから、表面保護膜にはメチル基を有するシリ
コーンラダー系樹脂が最適であるといえる。しかしなが
ら、メチル基を側鎖に有するシリコーンラダー系樹脂
は、従来では高分子量化が困難で、従って、厚い膜は形
成することが困難であったため、モールド樹脂からの応
力を緩衝するには膜厚が不十分であった。

【００１２】また、従来技術では、例えば、特開昭５５
−５０６４５号公報に示された半導体装置では、エッチ
ングに、１，１，１−トリクロロエタンを用いている。
１，１，１−トリクロロエタンは、水との反応で、腐食
性の塩化水素を発生し、又、火気により容易に分解し、
塩化水素などのガスを発生する。１，１，１−トリクロ
ロエタンは、このような性質を有するため、その取扱い
に注意が必要で、エッチング装置、エッチング容器の材
質に制限を受けるという問題があった。

【００１３】一方、ポリイミドは応力緩衝膜としては機
能するが、耐熱性，安定性が劣るという問題があった。
そして、ポリイミドを用いる場合は、ポリイミド樹脂膜
のエッチングのときのアルミパッド荒れを防止するため
に、ＰＳＧ膜の形成、およびそのパターン形成を行う必
要があり、プロセスが複雑になるという問題があった。

【００１４】さらに、従来では表面保護膜をＯＴＰＲＯ
Ｍなどの紫外線消去形半導体記憶装置上に形成した場
合、紫外線消去ができないとか、適用できる紫外線波長
などに制限を受ける問題があった。例えば、ポリイミド
樹脂膜を用いたときは、波長が４００ｎｍ以下の光は透
過しないため、メモリ情報を消去するための紫外線光が
使用できない。又、特開昭５５−５０６４５号公報に示
されたシリコーンラダー系樹脂は側鎖にフェニル基を有
しているため、紫外線照射効率が低減し、メモリ消去が
非効率である問題があった。これは、フェニル基がある
と、波長が２９０ｎｍ以上の光は透過するが、波長が２
５０〜２７０ｎｍに吸収帯を持つためである。

【００１５】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、樹脂モールドに対して応
力耐性をより高くし、かつ、紫外線照射効率を高くする
ことを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明の半導体装置
は、素子が形成された半導体基板にもうけられた応力緩
衝膜が、化学式が（ＲＯ）₂（Ｓｉ₂Ｏ₃Ｒ’₂）_nＲ₂で示
され、末端基Ｒがアルキル基で、側鎖のＲ’がシクロヘ
キサン基または低級アルキル基のシリコーンラダー系樹
脂で、化学式のｎが１０以上のシリコーンラダー系樹脂
であることを特徴とする。また、末端基Ｒがアルキル基
の代わりに水素原子であることを特徴とする。そして、
このシリコーンラダー系樹脂が、側鎖に３ｍｏｌ％以上
の光重合性の不飽和基も有することを特徴とする。

【００１７】

【作用】（ＲＯ）₂（Ｓｉ₂Ｏ₃Ｒ’₂）_nＲ₂のｎが１０以
上と、分子量の高いシリコーンラダー系樹脂を用いるの
で応力緩衝膜の膜厚が厚く形成できる。また、この応力
緩衝膜は、不飽和基をあまり含まないので、あまり紫外
線を吸収せず、より波長の短い紫外線も透過する。そし
て、光感光性を有し、フォトリソグラフィによるパター
ン形成ができる。

【００１８】

【実施例】以下この発明の１実施例を図を参照して説明
する。実施例１．図１は、この発明の１実施例である半導体装
置の製造方法を示す工程断面図である。同図において、
１は半導体基板、２は半導体基板１上にＣＶＤによる堆
積形成された酸化膜、３はアルミ配線、３ａはアルミボ
ンディングパッド、４はシリコン窒化膜、５はこの発明
のポイントである応力緩衝のための樹脂膜、６は半導体
基板１上に形成されているトランジスタである。なお、
半導体基板１上には、能動素子が複数個同時に形成され
ており、図１はその中の１素子の一部の断面を拡大して
表しているものである。

【００１９】以下、図１を用いて製造工程を説明する。
まず、特願平４−３４０６３８号に示された方法によっ
て作られ、すなわちこの実施例１の場合、一般式、Ｒ₄
ＳｉＯＲ₅ＯＲ₆ＯＲ₇（式中Ｒ₄，Ｒ₅，Ｒ₆およびＲ₇は
低級アルキル基を示す）で表されるオルガノトリアルコ
キシシラン化合物を有機溶媒に溶解し、超純水を用いて
冷却下で加水分解した後、得られた加水分解物を超純水
で洗浄することによりシリコーンラダープレポリマーを
得る。この方法によれば、加水分解物の線状など超純水
を用いるようにしているので、精製の状態が良く高純度
なプレポリマーが得られるので、より高分子量のポリマ
ーを得ることができる。

【００２０】このシリコーンラダープレポリマーを有機
溶媒に溶解して溶液とした後、この溶液に求核試薬を添
加して脱水縮合させることで作られ、以下の化２で示さ
れる、末端にメチル基をもち側鎖にもメチル基をもつシ
リコーンラダー系樹脂のアニソール溶液（約２５重量パ
ーセントの濃度に調整したもの）を半導体基板１上にス
ピンコートにより塗布する。なお、半導体基板１上に
は、酸化膜２，アルミ配線３，アルミボンディングパッ
ド３ａ，シリコン窒化膜４，トランジスタ６などが、あ
らかじめ形成されている。

【００２１】

【化２】

【００２２】これを、８０℃の窒素雰囲気中に３０分間
静置し、この後この雰囲気温度を１５０℃として３０
分，３５０℃として６０分放置し、これらの加熱により
塗布したシリコーンラダー系樹脂を硬化させて、図１
（ａ）に示すように、厚さ５μｍの樹脂膜５を形成す
る。側鎖にメチル基を有するシリコーンラダー系樹脂で
も、上述したように製造しているので、高分子量化が可
能となる。このため厚膜化が可能となり、この結果クラ
ックが生じ難くなる。

【００２３】なお、化２のシリコーンラダー系樹脂にお
いて、ｎは１０〜８００の整数であれば溶液の安定性が
よいが、クラック耐性の点より、ｎが５０以上の整数で
あるのが好ましい。ｎが１０未満ではオリゴマーとなり
溶液安定性が悪く、また、８００を越えれば、溶剤に融
け難くなるので好ましくない。ここでは、重量平均分子
量が１０００００となるようなｎを選んだ。

【００２４】次に、この上にポジ型フォトレジストをス
ピンコートし、窒素雰囲気中で８０℃で３０分間加熱
し、厚み１．５μｍとしたこの塗布膜にリソグラフィー
法により所望のパターンを形成した後、１２０℃で３０
分間加熱して図１（ｂ）に示すように、レジストパター
ン７を形成した。ついで、反応ガスとして酸素１０体積
％を含むＣＨＦ₃を使用し、圧力１０Ｐａ、ＲＦ電力４
００Ｗの条件下でＲＩＥ法により、処理時間１５分間で
レジストパターン７をマスクとして樹脂膜５のエッチン
グを行った。その後、プラズマ発生室と反応室とが分離
したタイプの低損傷型アッシャにより、酸素プラズマを
用いてレジストパターン７を除去した（図１（ｃ））。
なお、平行平板型のプラズマアッシャを用いた場合で
も、同様に、レジストパターン７を除去できる。

【００２５】この後、電気的に書き込みテストを行い、
半導体基板１全面に対して高圧水銀灯による紫外線光を
５分間照射することにより、このテストによるメモリ情
報を消去した。この後、半導体基板１を切断して、素子
をそれぞれのチップとし、このチップをリードフレーム
（図示せず）に固定し、ボンディングパッド３ａとリー
ドフレーム（図示せず）をボンディングワイヤ８で接続
した。その後、フィラ１０が充填されたモールド樹脂９
で封止した（図１（ｄ））。

【００２６】この実施例１では、樹脂膜５のシリコーン
ラダー系樹脂に炭素の２重結合（＞Ｃ＝Ｃ＜）を有する
フェニル基などを用いていない。炭素の２重結合などを
有する不飽和な状態の炭素鎖は、結合が飽和な状態に比
べて不安定であり、安定な状態になろうとしている。こ
のため、紫外線が照射されると、これを反応開始のエネ
ルギーとして重合反応などの化学反応を起こす。すなわ
ち、紫外線を吸収してしまう。しかし、この実施例で
は、紫外線などを吸収する炭素の２重結合が無いので、
約波長１９０ｎｍまでの紫外線はほぼ透過し、紫外線光
の照射効率が良くなる。

【００２７】上述の方法で作製された半導体装置のパッ
ケージを１２０℃、２気圧の条件で１０００時間放置す
るプレッシャクッカーテストを行った。このテストの
後、この樹脂モールドにより封止された半導体装置の故
障を調べたところ、不良率は０％であった。また、−１
９６℃を１時間、＋２６０℃を１時間交互に与えるヒー
トショックを５００回繰り返すテストを行った。このテ
ストでも半導体装置の故障は発生せず、また、モールド
樹脂９を開封し、内部を調べたところ、異常は認められ
なかった。

【００２８】以上のように、この実施例１の半導体装置
では、封止のためのモールド樹脂９の応力を樹脂膜５で
緩衝することができ、かつシリコン窒化膜４のクラック
発生やアルミ配線３の機械的変化を防止することができ
た。また、フィラ１０の局部応力による、半導体装置の
誤動作も防止できた。なお、上記実施例では、末端がメ
チル基であるシリコーンラダー系樹脂を用いるようにし
たが、これに限るものではなく、末端がエチル基，プロ
ピル基など低級のアルキル基であれば良く、同様の効果
を奏する。

【００２９】実施例２．なお、上記実施例では末端にメ
チル基をもち側鎖にもメチル基をもつシリコーンラダー
系樹脂を用いるようにしたが、これに限るものではな
く、末端を水素原子とするようにしても良い。この実施
例２の場合、まず、特願平４−３４０６３８号に示され
た方法によって作られ、一般式、Ｒ₈ＳｉＣｌ₃（式中Ｒ
₈ は低級アルキル基を示す）で表されるオルガノトリク
ロロシラン化合物を有機溶媒に溶解し、超純水を用いて
冷却化で加水分解した後、得られた加水分解物を超純水
で洗浄することにより、シリコーンラダープレポリマー
を得る。

【００３０】そして、これを有機溶媒に溶解して溶液と
した後、この溶液に求核試薬を添加して脱水縮合するこ
とで、以下の化３で示される、末端に水素原子もち、側
鎖にメチル基をもつシリコーンラダー系樹脂がつくれれ
る。そして、このシリコーンラダー系樹脂を約２５重量
パーセントの濃度に調整したのアニソール溶液を作成
し、これを塗布溶液として、以後上記実施例１と同様に
して半導体装置を製造する。

【００３１】

【化３】

【００３２】この実施例２のように、末端を水素原子と
したシリコーンラダー系樹脂を用いると、ＯＨ基が多く
なるので、実施例１のように末端がメチル基のものよ
り、他の層との接着性が若干良くなる。また、この実施
例２においても、実施例１と同様に、精製の状態が良く
高純度としたプレポリマーを用いてポリマーを得ている
ので、これをより高分子量化することができ、シリコー
ンラダー系樹脂の厚膜化が可能となり、このためクラッ
クが生じ難くなるものである。なお、形成した樹脂膜の
紫外線の透過性は、実施例１と同様であり、他の特性に
ついても同様の成績を有するものである。

【００３３】比較例１．次に、実施例１，２の半導体装
置と比較するために以下に示す試験を行った。化１で示
すシリコーンラダー系樹脂膜５を表面保護膜に用いない
半導体装置と、これを２μｍ形成して表面保護膜として
用いた半導体装置とを準備した。表面保護膜としてのシ
リコーンラダー系樹脂膜の条件を変えること以外は、実
施例１と同様のテスト条件を用いて試験を行った。これ
らの半導体装置の不良率を調べたところ、シリコーンラ
ダー系樹脂膜の無い半導体装置は、５％の不良発生率を
示した。また、膜厚２μｍのシリコーンラダー系樹脂膜
を表面保護膜として用いた半導体装置は３％の不良発生
率を示した。

【００３４】実施例３．なお、上記実施例では、化２，
化３に示すように、側鎖にメチル基を用いたが、これに
限るものではなく、側鎖にシクロヘキサンを用いてもよ
い。この実施例３では、化２に示すメチル基をシクロヘ
キサンとしたシリコーンラダー系樹脂を樹脂膜５（図
１）として用いる。この実施例３では、樹脂膜５に用い
るシリコーンラダー系樹脂の組成が異なるだけで、他
は、実施例１と同様である。

【００３５】この実施例３の半導体装置を、実施例１と
同様に１２０℃、２気圧の条件下に放置するプレッシャ
クッカーテストを１０００時間行った。このテストの
後、メモリの揮発不良を調べたところ、不良率は０％で
あった。また、−１９６℃と＋２６０℃とを交互に１時
間ずつ、これを５００回繰り返すテストを行った。この
テスト後でも、半導体装置の故障は発生せず、また、モ
ールド樹脂を開封し、内部を調べたところ、異常は認め
られず、実施例１と同様に良好な結果を得た。

【００３６】実施例４．なお、上記実施例では側鎖をメ
チル基、およびシクロヘキサンとしたシリコーンラダー
系樹脂を用いていたが、これに限るものではなく、側鎖
をエチル基としてもよく、上記実施例と同様の効果を奏
する。

【００３７】実施例５．また、上記実施例では側鎖にメ
チル基，エチル基，シクロヘキサンとしたシリコーンラ
ダー系樹脂を用いる例を示したが、これに限るものでは
なく、側鎖をプロピル基としたシリコーンラダー系樹脂
を用いるようにしてもよい。この実施例５では、化２に
おいて側鎖のメチル基をプロピル基とし、他は実施例１
と同じ構造のシリコーンラダー系樹脂を用いた。この実
施例５では、実施例１とは異なり、窒素雰囲気中で８０
℃で３０分間、１５０℃で３０分間、および、２５０℃
で３０分間加熱して、厚み約５μｍのシリコーンラダー
系樹脂膜を形成するようにした。

【００３８】そして、実施例１では、ドライエッチング
によりボンディングパッド部などの開口を行っていた
が、この実施例５では、アニソールとキシレンの混合溶
剤（体積比＝１／２）をエッチング液としたウエットエ
ッチングにより行った。また、マスクパターンのフォト
レジストの除去は、ｎ−酢酸ブチルによるウエット処理
により行い、その後、３５０℃の窒素雰囲気中で６０分
間加熱してボンディングパッド部が開口したシリコーン
ラダー系樹脂を基板上に形成した。

【００３９】上述の他は実施例１と同様であり、プレッ
シャクッカーテスト１０００時間でメモリの揮発不良を
調べたところ、不良率は０％であり、また、−１９６℃
と＋２６０℃のヒートショックを各温度で１時間与え、
これを５００回繰り返してもトランジスタの故障は発生
しなかった。そして、モールド樹脂を開封し、内部を調
べたところ、異常は認められず、実施例１と同様に良好
な結果を得た。なお、実施例５では、シリコーンラダー
系樹脂のエッチングに、有機溶剤を用いたが、実施例１
〜４のように、ドライエッチングを適用しても差し支え
ない。逆に、実施例１〜４のエッチングに、有機溶剤を
用いてもなんら問題ない。

【００４０】実施例６．図２は、この発明の第６の実施
例である半導体装置の製造方法を示す工程断面図であ
る。この実施例では、末端に水素原子を有し、側鎖にメ
チル基と光重合性基としてアリル基（-ＣＨ₂ＣＨ₂＝Ｃ
Ｈ₂）とを有し、重量平均分子量１０００００のシリコ
ーンラダー系樹脂を用いた。この光重合性基とメチル基
との割合は、光重合性基が５ｍｏｌ％である。このシリ
コーンラダー系樹脂は、光重合性基を有するようにする
ため、メチルトリクロロシランおよびアリルトリクロロ
シランを、混合比で５ｍｏｌ有機溶媒に溶解し、冷却下
で超純水を滴下して共加水分解した後、超純水で洗浄
し、次にこの有機溶媒層に求核指示薬を添加して加熱す
ることにより、加水分解物を脱水縮合せしめ、さらに、
溶解再沈殿法によって生成し得ることができる。

【００４１】以下、この実施例６の半導体装置の製造方
法を図２を用いて説明する。酸化膜２，アルミ配線３，
アルミボンディングパッド３ａ，シリコン窒化膜４など
があらかじめ形成されている半導体基板１上に、上記の
シリコーンラダー系樹脂と、２，６−ジ（４’−アジド
ベンザル）シクロヘキサノンをシリコーンラダー系樹脂
に対し１％添加したアニソール溶液（約２５％の濃度に
調整したもの）をスピンコートする。そして、これを８
０℃の窒素雰囲気中で３０分間プリベークして、厚み約
５μｍのシリコーンラダー系の樹脂膜５ａを形成する
（図２（ａ））。

【００４２】次に、所定のパターンを持つマスク１１を
介して紫外線１２（高圧水銀灯５００Ｗ）を６０秒照射
する（図２（ｂ））。その後、アニソールを用いて現像
することにより、樹脂膜５ａのボンディングパッド４ａ
上部を開口した後に、３５０℃で６０分間熱処理して樹
脂膜５ａを完全硬化させた（図２（ｃ））。そして実施
例１と同様の工程を行い、モールド樹脂９で封止された
半導体装置を得た（図２（ｄ））。以上示したように、
この実施例６では、樹脂膜５ａがフォトレジストとなっ
ており、またその現像に金属を腐食させるようなものを
用いていない。このため、実施例１のように、エッチン
グのためのマスクパターンの形成，このマスクパターン
を用いたエッチング，このマスクパターンの除去等の工
程を用いなくても良いので、工程を短縮でき、加えて、
ボンディングパッド部に荒れなどを生じさせることもな
い。

【００４３】上述の方法で作製された半導体装置を１２
０℃、２気圧の条件で、プレッシャクッカーテストを１
０００時間行い、この後、トランジスタの故障を調べた
ところ、不良率は０％であった。また、−１９６℃と＋
２６０℃のヒートショックを各温度で１時間与え、これ
を５００回繰り返したところ、やはりトランジスタの故
障は発生していなかった。そして、モールド樹脂を開封
し、内部を調べたところ、異常は認められず、実施例１
と同様に良好な結果を得た。以上のように、図２に示す
半導体装置においては、モールド樹脂９による応力を緩
衝することができ、かつシリコン窒化膜４のクラックや
アルミ配線３の機械的変形を防止することができた。ま
た、フィラ１０の局部応力による、トランジスタの誤動
作も防止できた。

【００４４】比較例２．上記実施例の半導体装置と比較
するための試験を行った。シリコーンラダー系樹脂の代
わりにポリイミド樹脂を応力緩衝保護膜として用いた。
ボンディングパッド部の開口にドライエッチングは用い
ず、ヒドラジンを使用するウエットエッチングを用い
た。それ以外は、実施例１と同一の条件を採用した。こ
の比較例２では、電気的に書き込みテストを行った後、
半導体基板全面を高圧水銀灯により５時間紫外線を照射
してもメモリ情報の白紙化は行うことは不可能であっ
た。また、ボンディングパッド部の開口時にヒドラジン
に曝されるため、パッド表面に荒れが生じ、ボンディン
グワイヤとの接続が不良となる箇所も見られた。

【００４５】比較例３．上記実施例の半導体装置と比較
するために、以下のシリコーンラダー系樹脂を用いた場
合の半導体装置において試験を行った。この比較例３の
シリコーンラダー系樹脂は、側鎖がフェニル基であるこ
とが特徴である。この、シリコーンラダー系樹脂を用い
た半導体装置では、電気的に書き込みテストを行った
後、半導体基板全面を高圧水銀灯により５分間照射した
が、メモリ情報は１０％しか消去できなかった。

【００４６】また、６０分間の照射により、メモリ情報
の白紙化を行ったが、シリコーンラダー系樹脂膜に黄色
みがかった着色がみられた。これは、シリコーンラダー
系樹脂膜に含まれるフェニル基が、波長２５０〜２７０
ｎｍに吸収帯を持っているためと考えられる。すなわ
ち、波長２５０〜２７０ｎｍの紫外線により、このシリ
コーンラダー系樹脂膜のフェニル基が変質し、発色する
ようになったためと考えられる。このため、紫外線照射
効率が低減し、メモリ消去に長時間かかった。

【００４７】なお、この比較例３の半導体装置をモール
ド樹脂で封止した後、前述実施例と同様にプレッシャク
ッカーテストや、ヒートショックテストを行ったとこ
ろ、メモリの故障などの異常発生は認められなかった。
この比較例３では実施例１に比べ、紫外線によるメモリ
消去に時間がかかり、コストが高くなることが分かっ
た。

【００４８】なお、実施例１〜４では、フォトレジスト
にポジ型を用いたが、これに限定されるものではなく、
ネガ型を用いても同様な効果が得られる。また、上記実
施例では、シリコーンラダー系樹脂をドライエッチング
する前に、熱処理して硬化させたが、これに限定される
ものではなく、ドライエッチングした後に行っても同様
な効果が得られる。そして、上記実施例６では、光重合
性基としてアリル基を用いたが、これに限るものではな
く、ビニル基など他の光重合性の不飽和基を用いても同
様の効果を有する。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、化１で示され末端基Ｒがアルキル基で、側鎖のＲ’
がシクロヘキサン基または低級アルキル基で、その化学
式のｎが１０以上の分子量の大きいシリコーンラダー系
樹脂を応力緩衝膜に用いるようにしたので、この応力緩
衝膜の膜厚を厚く形成することが可能となり、結果とし
て、半導体装置に加わる応力を緩衝させることができる
という効果がある。そのため信頼性が向上する。また、
シリコーンラダー系樹脂に炭素の２重結合（＞Ｃ＝Ｃ
＜）を有するフェニル基などを多く用いていないので、
紫外線などをあまり吸収することがなく、約波長１９０
ｎｍまでの紫外線をほぼ透過する。このため紫外線光の
照射効率が良くなり、紫外線消去型の半導体装置におい
ては、メモリ消去が効果的に行えるという効果を有す
る。

【００５０】一方、側鎖に光重合性の不飽和基を有する
シリコーンラダー系樹脂を応力緩衝膜として用いたの
で、応力緩衝膜に対する直接のフォトリソグラフィによ
りこの膜のパターン形成ができる。このため、エッチン
グのためのマスクパターンの形成，このマスクパターン
を用いたエッチング，このマスクパターンの除去等の工
程を用いることが無く、応力緩衝膜の製造工程が簡略で
きるという効果を有する。また、半導体装置の製造で
は、基板の断裁前に基板裏面の研磨をする工程がある
が、このときの基板表面の素子に対する応力に対しても
これを緩衝する効果を有する。この発明のように表面保
護をしていない場合は、この基板裏面の研磨の工程の歩
留りが、９５％と低くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例である半導体装置の製造方
法を示す工程断面図である。

【図２】この発明の第５の実施例である半導体装置の製
造方法を示す工程断面図である。

【図３】従来の半導体装置の製造工程を示す断面図であ
る。

【図４】従来の半導体装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１半導体基板２酸化膜３アルミ配線３ａアルミボンディングパッド４シリコン窒化膜５樹脂膜６トランジスタ７レジストパターン８ボンディングワイヤ９モールド樹脂１０フィラ

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【手続補正書】

【提出日】平成６年５月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】このシリコーンラダープレポリマーの有機
溶媒溶液に求核試薬を添加して脱水縮合させ、さらに溶
解再沈殿法によって生成され、以下の化２で示される、
末端にメチル基をもち側鎖にもメチル基をもつシリコー
ンラダー系樹脂のアニソール溶液（約２５重量パーセン
トの濃度に調整したもの）を半導体基板１上にスピンコ
ートにより塗布する。なお、半導体基板１上には、酸化
膜２，アルミ配線３，アルミボンディングパッド３ａ，
シリコン窒化膜４，トランジスタ６などが、あらかじめ
形成されている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】上述の方法で作製された半導体装置のパッ
ケージを１２０℃、２気圧の条件で１０００時間放置す
るプレッシャクッカーテストを行った。このテストの
後、この樹脂モールドにより封止された半導体装置の故
障を調べたところ、不良率は０％であった。また、−１
９６℃を１分間、＋２６０℃を１分間交互に与えるヒー
トショックを５００回繰り返すテストを行った。このテ
ストでも半導体装置の故障は発生せず、また、モールド
樹脂９を開封し、内部を調べたところ、異常は認められ
なかった。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３５】この実施例３の半導体装置を、実施例１と
同様に１２０℃、２気圧の条件下に放置するプレッシャ
クッカーテストを１０００時間行った。このテストの
後、メモリの揮発不良を調べたところ、不良率は０％で
あった。また、−１９６℃と＋２６０℃とを交互に１分
間ずつ、これを５００回繰り返すテストを行った。この
テスト後でも、半導体装置の故障は発生せず、また、モ
ールド樹脂を開封し、内部を調べたところ、異常は認め
られず、実施例１と同様に良好な結果を得た。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】上述の他は実施例１と同様であり、プレッ
シャクッカーテスト１０００時間でメモリの揮発不良を
調べたところ、不良率は０％であり、また、−１９６℃
と＋２６０℃のヒートショックを各温度で１分間与え、
これを５００回繰り返してもトランジスタの故障は発生
しなかった。そして、モールド樹脂を開封し、内部を調
べたところ、異常は認められず、実施例１と同様に良好
な結果を得た。なお、実施例５では、シリコーンラダー
系樹脂のエッチングに、有機溶剤を用いたが、実施例１
〜４のように、ドライエッチングを適用しても差し支え
ない。逆に、実施例１〜４のエッチングに、有機溶剤を
用いてもなんら問題ない。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】実施例６．図２は、この発明の第６の実施
例である半導体装置の製造方法を示す工程断面図であ
る。この実施例では、末端に水素原子を有し、側鎖にメ
チル基と光重合性基としてアリル基（-ＣＨ₂ＣＨ₂＝Ｃ
Ｈ₂）とを有し、重量平均分子量１０００００のシリコ
ーンラダー系樹脂を用いた。この光重合性基とメチル基
との割合は、光重合性基が５ｍｏｌ％である。このシリ
コーンラダー系樹脂は、光重合性基を有するようにする
ため、メチルトリクロロシランおよびメチルトリクロロ
シランに対して５ｍｏｌ％のアリルトリクロロシランを
有機溶媒に溶解し、冷却下で超純水を滴下して共加水分
解した後、超純水で洗浄し、次にこの有機溶媒溶液に求
核指示薬を添加して加熱することにより、加水分解物を
脱水縮合せしめ、さらに、溶解再沈殿法によって生成し
得ることができる。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４３】上述の方法で作製された半導体装置を１２
０℃、２気圧の条件で、プレッシャクッカーテストを１
０００時間行い、この後、トランジスタの故障を調べた
ところ、不良率は０％であった。また、−１９６℃と＋
２６０℃のヒートショックを各温度で１分間与え、これ
を５００回繰り返したところ、やはりトランジスタの故
障は発生していなかった。そして、モールド樹脂を開封
し、内部を調べたところ、異常は認められず、実施例１
と同様に良好な結果を得た。以上のように、図２に示す
半導体装置においては、モールド樹脂９による応力を緩
衝することができ、かつシリコン窒化膜４のクラックや
アルミ配線３の機械的変形を防止することができた。ま
た、フィラ１０の局部応力による、トランジスタの誤動
作も防止できた。

───────────────────────────────────────────────────── 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 27/115 29/788 29/792 // Ｃ０９Ｄ 183/04 ＰＭＳ 7210−4ＭＨ０１Ｌ 27/10 ４３４ 29/78 ３７１ (72)発明者西村浩之兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社中央研究所内 (72)発明者南伸太朗兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社中央研究所内 (72)発明者田島享兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地三菱電機株式会社北伊丹製作所内 (72)発明者飛松博兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地三菱電機株式会社北伊丹製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】素子が形成された半導体基板と、その半
導体基板上に設けられた応力緩衝膜とを備え、前記応力緩衝膜は、化学式が以下の化１で示され、末端
基Ｒがアルキル基で、側鎖のＲ’がシクロヘキサン基ま
たは低級アルキル基で、前記化学式のｎが１０以上のシ
リコーンラダー系樹脂であることを特徴とする半導体装
置。
【請求項２】素子が形成された半導体基板と、その半
導体基板上に設けられた応力緩衝膜とを備え、前記応力緩衝膜は、化学式が以下の化１で示され、末端
基Ｒが水素原子で、側鎖のＲ’がシクロヘキサン基また
は低級アルキル基で、前記化学式のｎが１０以上のシリ
コーンラダー系樹脂であることを特徴とする半導体装
置。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の半導体装
置において、前記シリコーンラダー系樹脂が側鎖に３ｍｏｌ％以上の
光重合性の不飽和基を有することを特徴とする半導体装
置。【化１】