JPS61185932A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPS61185932A
JPS61185932A JP60025871A JP2587185A JPS61185932A JP S61185932 A JPS61185932 A JP S61185932A JP 60025871 A JP60025871 A JP 60025871A JP 2587185 A JP2587185 A JP 2587185A JP S61185932 A JPS61185932 A JP S61185932A
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JP
Japan
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polyimide resin
conductor layer
film
polyimide
diaminosiloxane
Prior art date
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Pending
Application number
JP60025871A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyoshi Sekine
関根 浩良
Hiroshi Suzuki
宏 鈴木
Tonobu Sato
佐藤 任延
Shunichiro Uchimura
内村 俊一郎
Daisuke Makino
大輔 牧野
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Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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Priority to US06/806,805 priority patent/US4758476A/en
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Priority to DE198585309006T priority patent/DE184937T1/en
Priority to DE8585309006T priority patent/DE3583998D1/en
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Abstract

PURPOSE:To improve the reliability upon moisture resistance by a method wherein a polyimide resin film comprising polyimide precursive resin composition dehydrated for ring closure is formed on a conductor layer. CONSTITUTION:The titled semiconductor contains polyamide acid containing siloxane coupling produced from reacted aromatic diamine, diaminosiloxane and aromatic tetracarbon acid as well as aminosiloxane represented by the structural formula 1. Then polyimide resin film comprising polyimide precurcive resin composition with compounding ratio of diaminosiloxane specified for 0.1-10mol of total mole quantity of aromatic diamine and diaminosiloxane as well as mixing ratio of aminosilane group specified for 0.1-2.0wt% of polyamide acid dehydrated for closing ring is formed on a conductor layer. At this time, if the weight of aminosilane group does not exceed 0.1% of polyamide acid, acceptable adhesive property will not be provided while if it exceed 2.0%, the stability of resin composition will be unacceptable.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ハイブリッドIC,モノリシックIC,L8
Iなどの半導体装置に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention is applicable to hybrid ICs, monolithic ICs, L8
This relates to semiconductor devices such as I.

(従来の技術) 近年、ポリイミド樹脂が半導体装置の眉間絶縁膜あるい
は表面保護膜(パッシベーション膜と呼する場合がある
)として盛んに用いられてきている。これは、ポリイミ
ド樹脂の持つAI!(アルミニウム)などの配線材料に
対する耐湿保護性および薄膜形成の容易性のためである
(Prior Art) In recent years, polyimide resins have been widely used as glabellar insulating films or surface protective films (sometimes referred to as passivation films) of semiconductor devices. This is the AI of polyimide resin! This is because of its moisture-resistant protection against wiring materials such as (aluminum) and ease of forming a thin film.

上述のポリイミド樹脂を半導体装置の表面保護膜として
用いた一般的な具体例を図面を参照して説明する。
A general example in which the above polyimide resin is used as a surface protective film of a semiconductor device will be described with reference to the drawings.

第2図において、半導体チップは次の構成を含んでいる
。1はダイオード、トランジスタなどの素子が作シ込ま
れた単結晶シリコン(Si)半導体基板、2.3および
4は半導体基板1の主表面を覆う0.4〜0.6μm厚
のシリコン酸化膜(SiOz)またはリンガラス膜でめ
9.ホトエツチングを行ない一部を開口しである。5,
6および7はエミッタ、ペースおよびコレクタ領域のそ
れぞれに抵抗接触し、かつ、シリコン酸化膜等2,3お
よび4上に延在する第1の導体層(下層)のAI!配線
層である。AI!配線層は真空蒸着あるいはスパッタ法
で形成された後、ホトエツチングにより不要部分を除去
してパターンを形成する。このAI!配線層は例えば1
.5μmの厚さと7μmの幅を持つ。
In FIG. 2, the semiconductor chip includes the following configuration. 1 is a single-crystal silicon (Si) semiconductor substrate in which elements such as diodes and transistors are implanted; 2.3 and 4 are silicon oxide films with a thickness of 0.4 to 0.6 μm that cover the main surface of the semiconductor substrate 1; 9. SiOz) or phosphorus glass film. Photoetching was performed to open a portion. 5,
6 and 7 are the first conductor layers (lower layers) which are in resistive contact with the emitter, paste and collector regions, respectively, and which extend over the silicon oxide films 2, 3 and 4, respectively. This is a wiring layer. AI! After the wiring layer is formed by vacuum evaporation or sputtering, unnecessary portions are removed by photoetching to form a pattern. This AI! For example, the wiring layer is 1
.. It has a thickness of 5 μm and a width of 7 μm.

次に、一般には第2図のシリコン酸化膜またはリンガラ
スおよびAI!配線層上にアルミニウムキレート化合物
の溶液をスピンナー等で回転塗布し。
Next, generally the silicon oxide film or phosphorus glass shown in FIG. 2 and the AI! Spread a solution of an aluminum chelate compound onto the wiring layer using a spinner or the like.

約350で30分開脚熱処理すること罠より第3図に示
すように概ね100〜200A厚のアルミニウム酸化物
膜8を形成し、更に通常のポリイミド樹脂の前駆体であ
るポリアミド酸溶液をスピンナー等で回転塗布し加熱硬
化させてポリイミド樹脂膜9を形成し半導体装置とされ
る。
As shown in FIG. 3, an aluminum oxide film 8 having a thickness of approximately 100 to 200 A is formed by heat treatment at a temperature of about 350° C. for 30 minutes. A polyimide resin film 9 is formed by spin coating and heat curing to form a semiconductor device.

これは、一般にポリイミド樹脂膜がシリコン酸化膜、 
 AI!配線層などとの接着性が弱いためで。
This is because polyimide resin film is generally silicon oxide film,
AI! This is due to poor adhesion to wiring layers, etc.

アルミニウムキレート処理することによシこれらとの接
着力を改良するものである。この接着力は半導体装置の
耐湿信頼性と大きな関係があり、接着力を増すことによ
シ半導体装置の耐湿性が向上される。
By applying aluminum chelate treatment, the adhesion strength with these materials is improved. This adhesive strength has a great relationship with the moisture resistance reliability of the semiconductor device, and increasing the adhesive strength improves the moisture resistance of the semiconductor device.

一般に、ポリイミド樹脂の接着性を改良する方法として
は、(1)前述した様なポリアミド酸を塗布する前に基
板表面をアルミニウムキレート、シランカップリング剤
等のプライマーを含む溶液で処理する方法、(2)ポリ
アミド酸溶液に使用直前にシランカップリング剤を添加
する方法、(3)ジアミノシロキサンを共重合させてポ
リアミド酸にシロキサン結合を導入する方法等が知られ
ている。
In general, methods for improving the adhesion of polyimide resin include (1) a method of treating the substrate surface with a solution containing a primer such as aluminum chelate or a silane coupling agent before coating the polyamic acid as described above; 2) A method in which a silane coupling agent is added to a polyamic acid solution immediately before use, and (3) a method in which a siloxane bond is introduced into a polyamic acid by copolymerizing diaminosiloxane are known.

しかしながら(1)の方法ではクエハプロセスにおける
工程が繁雑となる欠点がある。また(2)の方法の場合
には、ポリイミド樹脂膜に十分な接着性を付与するため
には、ポリアミド酸溶液九対して重量比で少なくとも5
%以上のシランカップリング剤を添加しなければならず
、このように多量のシランカップリング剤を添加すると
、ポリアミド酸溶液の粘度安定性が著しく低下し、極度
の増粘を示し、ゲル化に到る場合すらあり、ポリアミド
酸溶液にシランカップリング剤を添加した状態で保管す
ることは不可能でるる。このため、(2)の方法では、
極度に異物の混入を嫌う電子工業用等の用途の場合、使
用直前にシランカップリング剤を添加し、その後に異物
濾過を行なわねばならず、工程上の大きな欠点となって
いる。また(3)の方法は。
However, method (1) has the disadvantage that the steps in the Queha process are complicated. In addition, in the case of method (2), in order to impart sufficient adhesiveness to the polyimide resin film, a weight ratio of at least 5 to 9 of the polyamic acid solution is required.
% or more of the silane coupling agent must be added, and adding such a large amount of silane coupling agent will significantly reduce the viscosity stability of the polyamic acid solution, exhibit extreme thickening, and cause gelation. In some cases, it is impossible to store a polyamic acid solution with a silane coupling agent added thereto. Therefore, in method (2),
In the case of applications such as the electronic industry where contamination of foreign matter is extremely disliked, a silane coupling agent must be added immediately before use, and then foreign matter filtration must be performed, which is a major drawback in the process. Also, method (3).

室温での接着力は十分く向上するが、120”C。Adhesion strength at room temperature is sufficiently improved, but at 120"C.

22気圧のプレッシャータックテスト等を行なうと、こ
の接着力が急速に低下し半導体装置の耐湿信頼性も低下
する。
When a pressure tack test of 22 atmospheres is performed, this adhesive strength rapidly decreases, and the moisture resistance reliability of the semiconductor device also decreases.

また、半導体装置は通常、熱硬化性樹脂によシ封止され
て用゛いられている。樹脂封止を用いる理由の第1は材
料費が安いことである。第2は製造合理化が容易であっ
てコスト低減が可能なことである。しかしながら本発明
者らが上述の樹脂封止形半導体装置について耐湿性を窮
べたところ、樹脂自体く外部からの水分を通す性質があ
るため長時間悪条件におくと、導体層のAI!配線の腐
食が発生することがわかった。このため高度の信頼性が
要求される分野9%に工業分野に使用する上記の半導体
装置の使用にあたっては信頼性に問題を有することがわ
かった。
Further, semiconductor devices are usually used after being sealed with thermosetting resin. The first reason for using resin sealing is that the material cost is low. Second, it is easy to rationalize manufacturing and reduce costs. However, when the present inventors investigated the moisture resistance of the above-mentioned resin-sealed semiconductor device, they found that since the resin itself has the property of allowing moisture to pass through from the outside, if it is left under adverse conditions for a long time, the AI of the conductor layer will deteriorate! It was found that corrosion of the wiring occurred. For this reason, it has been found that there is a problem in reliability when using the above-mentioned semiconductor device in the industrial field, which is 9% of fields where a high degree of reliability is required.

このため、半導体装置の信頼性を上げるため導体層をA
I!からSi(シリコン)を数チ含有させたAI!に変
更する等の工夫が一部なされている。しかし、この場合
、コストが高くなるという問題がある。
Therefore, in order to improve the reliability of semiconductor devices, the conductor layer is
I! AI containing several silicones! Some efforts have been made, such as changing the However, in this case, there is a problem that the cost increases.

上記のような欠点を生ずる理由を2層配線構造を有する
半導体装置を例にして考えると、樹脂封止された半導体
装置では、樹脂封止体を通じて外部から侵入した水分が
何らかの原因で導体層のAI!配線と反応するために腐
食が発生すると考えられる。
Taking a semiconductor device with a two-layer wiring structure as an example to explain why the above defects occur, in a resin-sealed semiconductor device, moisture that has entered from the outside through the resin encapsulation may cause damage to the conductor layer. AI! Corrosion is thought to occur due to reaction with wiring.

そして、  AI!配線の腐食原因としてポリイミド樹
脂膜は、はとんどクランクが無いのでクラックからの水
分の侵入はないが、その反面、有機物であるために本質
的に内部に水分を吸湿するという欠点がある丸めだとい
われている。本発明者らは。
And AI! Polyimide resin films usually have no cranks, which causes corrosion of wiring, so no moisture can enter through cracks, but on the other hand, since they are organic materials, they inherently absorb moisture inside. It is said that The inventors.

導体層にAlを絶縁層にポリイミド樹脂を使用した半導
体装置について検討したところA/の腐食は2層配線の
場合、樹脂層と接する上層配線である導体層のAI!の
方が、これと接しない導体層のAI!より非常に腐食さ
れやすいことを見出した。
We investigated a semiconductor device that uses Al for the conductor layer and polyimide resin for the insulating layer. In the case of two-layer wiring, the corrosion of A/ is caused by the Al! The AI of the conductor layer that is not in contact with this is better! It was found that it is much more susceptible to corrosion.

このことから、  AI!導体層の腐食の発生は、ポリ
イミド樹脂膜の吸湿性だけでなく導体層と層間のポリイ
ミド樹脂膜との界面の接着強さt4るいは眉間のポリイ
ミド樹脂膜同士の界面の接着強さも関係し、これが小さ
いと吸湿した水分が界面に存在し、kl導体層の腐食を
生じさせると考えられる。特に上記の2層配線の場合は
眉間絶縁膜であるポリイミド樹脂と導体層あるいはポリ
イミド樹脂膜間の界面の強さが小さいため、ポリイミド
樹脂膜と接する導体層がこれと接しない導体層より腐食
されやすくなっている。
From this, AI! The occurrence of corrosion in the conductor layer is related not only to the hygroscopicity of the polyimide resin film, but also to the adhesive strength t4 at the interface between the conductor layer and the interlayer polyimide resin film, or the adhesive strength at the interface between the polyimide resin films between the eyebrows. If this is small, absorbed moisture will exist at the interface, which is thought to cause corrosion of the kl conductor layer. In particular, in the case of the above-mentioned two-layer wiring, the strength of the interface between the polyimide resin that is the insulating film between the eyebrows and the conductor layer or polyimide resin film is small, so the conductor layer that is in contact with the polyimide resin film is more likely to corrode than the conductor layer that is not in contact with it. It's getting easier.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明の目的は、接着性が優れたポリイミド樹脂膜を導
体層上に用いた高信頼性の半導体装置を提供することに
ある。
(Problems to be Solved by the Invention) An object of the present invention is to provide a highly reliable semiconductor device using a polyimide resin film with excellent adhesive properties on a conductor layer.

(問題点を解決するための手段) 本発明は。(Means for solving problems) The present invention is.

(a)  芳香族ジアミン、ジアミノシロキサンおよび
芳香族テトラカルボン酸二無水物を反応させて得られる
シロキサン結合を含むポリアミド酸および (b)  一般式 %式%) (式中R1は水素原子または1価の炭化水素残基。
(a) a polyamic acid containing a siloxane bond obtained by reacting an aromatic diamine, a diaminosiloxane, and an aromatic tetracarboxylic dianhydride; and (b) a general formula (%) (in which R1 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon residues.

&は2価の炭化水素残基、 allは1価の炭化水素残
基を意味する)で表わされるアミノシラン類を含有し、
かつ前記ジアミノシロキサンの配合割合を。
& means a divalent hydrocarbon residue, all means a monovalent hydrocarbon residue),
and the blending ratio of the diaminosiloxane.

芳香族ジアミンおよびジアミノシロキサンの総モル量に
対して0.1〜10モルチ、および前記アミノシラン類
の混合割合を前記ポリアミド酸に対して0.1〜20重
量%としたポリイミド前駆樹脂組成物を脱水閉環させた
ポリイミド樹脂膜金導体層上に形成した半導体装置に関
する。
A polyimide precursor resin composition with a mixing ratio of 0.1 to 10 mole based on the total molar amount of aromatic diamine and diaminosiloxane and a mixing ratio of the aminosilanes of 0.1 to 20% by weight based on the polyamic acid is dehydrated. The present invention relates to a semiconductor device formed on a ring-closed polyimide resin film gold conductor layer.

シロキサン結合を含むポリアミド酸を製造するに際し用
いられる芳香族ジアミンとしては1例えば4.4′−ジ
アミノジフェニルエーテル、4.4’−ジアミノジフェ
ニルメタン、44′−ジアミノジフェニルスルホン、4
.4’−ジアミノジフェニルサルファイド、ベンジジン
、メタフェニレンジアミン。
Examples of aromatic diamines used in producing polyamic acids containing siloxane bonds include 1, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 44'-diaminodiphenyl sulfone, 4,
.. 4'-diaminodiphenyl sulfide, benzidine, metaphenylenediamine.

パラフェニレンジアミン、1,5−ナフタレンジアミン
、λ6−ナフタレンジアミン等が挙げられる。
Para-phenylene diamine, 1,5-naphthalene diamine, λ6-naphthalene diamine and the like can be mentioned.

これらの化合物は単独でまたは2程以上混合して用いら
れる。
These compounds may be used alone or in combination of two or more.

またこの芳香族ジアミンとして、一般式(式中Arは芳
香族、YはBoxまたはCO金意味し。
Further, this aromatic diamine is represented by the general formula (where Ar is aromatic and Y means Box or CO gold.

1個のアミノ基とY −NH!基とは互いにオルト位に
位置する)で表わされるジアミノアミド化合物を用いる
こともできる。これらジアミノアミド化合物としては1
例えば4,4′−ジアミノジフェニルエーテル−3−ス
ルホンアミド、3.4’−ジアミノジフェニルエーテル
ー4−スルホンアミ)’、3.4’−ジアミノジフェニ
ルエーテル−3′−スルホンアミド、3.3’−ジアミ
ノジフェニルエーテル−4−スルホンアミド、4.4’
−ジアミノジフェニルメタン−3−スルホンアミド、&
4′−ジアミノジフェニルメタン−4−スルホンアミド
、亀4′−ジアミノジフェニルメタン−1−スルホンア
ミド、&3′−ジアミノジフェニルメタン−4−スルホ
ンアミ)’、  44’−ジアミノジフェニルスルホン
−3−スルホンアミド、3.4’−ジアミノジフェニル
スルホン−4−スルホンアミド、&4’−ジアミノジフ
ェニルスルホン−3′−スルホンアミ゛ド、3.3’−
ジアミノジフェニルスルホン−4−スルホンアミド。
One amino group and Y -NH! It is also possible to use a diaminoamide compound represented by the group (located in the ortho position with respect to the group). These diaminoamide compounds include 1
For example, 4,4'-diaminodiphenyl ether-3-sulfonamide, 3,4'-diaminodiphenyl ether-4-sulfonamide, 3,4'-diaminodiphenyl ether-3'-sulfonamide, 3,3'-diaminodiphenyl ether- 4-sulfonamide, 4.4'
-diaminodiphenylmethane-3-sulfonamide, &
4'-diaminodiphenylmethane-4-sulfonamide, 4'-diaminodiphenylmethane-1-sulfonamide, &3'-diaminodiphenylmethane-4-sulfonamide, 44'-diaminodiphenylsulfone-3-sulfonamide, 3.4 '-Diaminodiphenylsulfone-4-sulfonamide, &4'-diaminodiphenylsulfone-3'-sulfonamide, 3.3'-
Diaminodiphenylsulfone-4-sulfonamide.

4.4′−ジアミノジフェニルサルファイドー3−スル
ホンアミド、&4′−ジアミノジフェニルサルファイド
−4−スルホンアミド、&3′−ジアミノジフェニルサ
ルファイド−4−スルホンアミド、亀4′−ジアミノジ
フェニルサルファイド−J−スルホンアミド、1.4−
ジアミノベンゼン−2−スルホンアミド、44′−ジア
ミノジフェニルエーテル−3−カルボンアミド、λ4′
−ジアミノジフェニルエーテル−4−カルボンアミド、
3.4’−ジアミ”フジフェニルエーテル−3′−カル
ボンアミド、λ3′−ジアミノジフェニルエーテル−4
−カルボンアミド、4.4’−ジアミノジフェニルメタ
ン−3−カルボンアミド、&4′−ジアミノジフェニル
メタン−4−カルボンアミド、亀4′−ジアミノジフェ
ニルメタン−3′−カルボンアミド、入3′−ジアミノ
ジフェニルメタン−4−カルボンアミド、4.4’−ジ
アミノジフェニルスルホン−3−カルボンアミド、亀4
′−ジアミノジフェニルスルホン−4−カルボンアミド
、亀4′−ジアミノジフェニルスルホン−J−カルボン
アミド、43′−ジアミノジフェニルスルホン−4−カ
ルボンアミド、4.4’−ジアミノジフェニルサルファ
イド−3−カルボンアミド、入4′−ジアミノジフェニ
ルサルファイド−4−カルボンアミド、3.3’−ジア
ミノジフェニルサルファイド−4−カルボンアジド、亀
4′−ジアミノジフェニルサルファイド−J−スルホン
アミド、1.4−ジアミノベンゼン−2−カルボンアミ
ド等が挙げられる。
4.4'-diaminodiphenylsulfide-3-sulfonamide, &4'-diaminodiphenylsulfide-4-sulfonamide, &3'-diaminodiphenylsulfide-4-sulfonamide, tome 4'-diaminodiphenylsulfide-J-sulfonamide , 1.4-
Diaminobenzene-2-sulfonamide, 44'-diaminodiphenyl ether-3-carbonamide, λ4'
-diaminodiphenyl ether-4-carbonamide,
3.4'-Diami" fudiphenyl ether-3'-carbonamide, λ3'-diaminodiphenyl ether-4
-carbonamide, 4'-diaminodiphenylmethane-3-carbonamide, &4'-diaminodiphenylmethane-4-carbonamide, 4'-diaminodiphenylmethane-3'-carbonamide, and 3'-diaminodiphenylmethane-4- Carbonamide, 4,4'-diaminodiphenylsulfone-3-carbonamide, Kame 4
'-Diaminodiphenylsulfone-4-carbonamide, tome 4'-diaminodiphenylsulfone-J-carbonamide, 43'-diaminodiphenylsulfone-4-carbonamide, 4,4'-diaminodiphenylsulfide-3-carbonamide, 4'-diaminodiphenyl sulfide-4-carbonamide, 3,3'-diaminodiphenyl sulfide-4-carbon azide, 4'-diaminodiphenyl sulfide-J-sulfonamide, 1,4-diaminobenzene-2-carbonamide Amides and the like can be mentioned.

ポリアミド酸にシロキサン結合を導入するために用いら
れるジアミノシロキサンは2例えば一般式 (R4およびRsは2価の炭化水素残基I R’l #
 R71ルおよびR9は1価の炭化水素残基、 Ram
〜R9は同じでも異なってもよ(、mは1以上の整数を
意味する)で表わされ1例えば次式で示される化合物が
あげられる。これらの化合物は単独でまたは2種以上混
合して用いられる。
Diaminosiloxane used to introduce a siloxane bond into polyamic acid has the general formula 2, for example (R4 and Rs are divalent hydrocarbon residues I R'l #
R71 and R9 are monovalent hydrocarbon residues, Ram
~R9 may be the same or different (m means an integer of 1 or more), and examples thereof include compounds represented by the following formula. These compounds may be used alone or in combination of two or more.

CHs   CHa CHs   CHs C6H5Cs Hs CaHIICsHs CHs    CHs CsHs   C@Hs 芳香族テトラカルボン酸二無水物としては9例えばピロ
メリット酸二無水物、3.3:4.4’−ジフェニルテ
トラカルボン酸二無水物、3.3:4.4’−ベンゾフ
ェノンテトラカルポン酸二無水物、シクロペンタンテト
ラカルボン酸二無水物、1,2,5.6−す、フタレン
チトラカルボン酸二無水物、2.:17−ナフタレンテ
トラカルボン酸二無水物、  23,5.6−ピリレン
チトラカルポン酸二無水物、1,4,5.8−ナフタレ
ンテトラカルボン酸二無水物、&49゜10−ペリレン
テトラカルボン酸二無水物、  4.4’−スルホニル
シフタル酸二無水物等が挙げられる。
CHs CHa CHs CHs C6H5Cs Hs CaHIICsHs CHs CHs CsHs C@Hs Examples of aromatic tetracarboxylic dianhydrides include 9, for example, pyromellitic dianhydride, 3.3:4.4'-diphenyltetracarboxylic dianhydride, 3 .3:4.4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,5,6-su, phthalenethtracarboxylic dianhydride, 2. : 17-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 23,5.6-pyrylenetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5.8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, &49゜10-perylenetetracarboxylic dianhydride Examples thereof include acid dianhydride, 4,4'-sulfonylsiphthalic dianhydride, and the like.

これらの化合物は単独でまたは2種以上混合して用いら
れる。
These compounds may be used alone or in combination of two or more.

シロキサン結合を含むポリアミド酸を製造するには、前
記芳香族ジアミンおよびジアミノシロキサンの総量を、
芳香族テトラカルボン酸二無水物とほぼ等モルとして溶
媒中で反応させる。
To produce a polyamic acid containing siloxane bonds, the total amount of the aromatic diamine and diaminosiloxane is
It is reacted in a solvent in approximately equimolar amounts with the aromatic tetracarboxylic dianhydride.

溶媒としては1例えばN−メチル−2−ピロリドン、N
、N−ジメチルアセトアミド、N、N−ジメチルホルム
アミド、N、N、N−ジエチルホルムアミド、ジメチル
スルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミド9.テトラ
メチレンスルホン等が挙げられる。これらの化合物は単
独でまたは211i[以上混合して用いられる。
As a solvent, 1 such as N-methyl-2-pyrrolidone, N
, N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide, N,N,N-diethylformamide, dimethylsulfoxide, hexamethylphosphoramide9. Examples include tetramethylene sulfone. These compounds may be used alone or in combination.

本発明に用いられるアミノシラン類は、一般式HN−R
z  8i  (ORs)s (式中R1〜R3は前記の意味を有する)で表わされる
The aminosilanes used in the present invention have the general formula HN-R
It is represented by z 8i (ORs)s (in the formula, R1 to R3 have the above-mentioned meanings).

アミノシラン類としては2例えばr−アミノプロピルト
リメトキシシラン、r−アミノプロピルトリエトキシシ
ラン、r−アミノブチル−トリエトキシシラン、N−フ
ェニル−r−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−
β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラ7等が挙
げられる。これらの化合物は単独でまたは2s以上混合
して用いられる。
Examples of aminosilanes include r-aminopropyltrimethoxysilane, r-aminopropyltriethoxysilane, r-aminobutyl-triethoxysilane, N-phenyl-r-aminopropyltriethoxysilane, N-
Examples include β(aminoethyl)γ-aminopropyltrimethoxysilane and γ-ureidopropyltriethoxysilane 7. These compounds may be used alone or in combination for 2s or more.

本発明罠おけるポリイミド前駆樹脂の使用に際しては溶
媒が用いられるが、溶媒としては、前記のシロキサン結
合を含むボリア□ミド酸および前記のアミノシラン類の
いずれをも溶解するものが用いられ9例えば前記のシロ
キサン結合を含むポリアミド酸の製造は用いた溶媒が用
いられる。溶媒は単独でまたは2橿以上混合して用いら
れる。溶媒の量は、シロキサン結合を含むポリアミド酸
の濃度が5〜25重量−となる範囲が好ましい。
When using the polyimide precursor resin in the present invention, a solvent is used, and the solvent is one that dissolves both the above-mentioned siloxane bond-containing boriamic acid and the above-mentioned aminosilanes9. The used solvent is used to produce polyamic acid containing siloxane bonds. The solvents may be used alone or in combination of two or more solvents. The amount of solvent is preferably in a range such that the concentration of polyamic acid containing siloxane bonds is 5 to 25% by weight.

本発明に用いる樹脂組成物において、シロキサン結合を
含むポリアミド酸中のシロキサン結合の割合には一定の
制限がある。すなわちジアミノシロキサンの配合割合は
、芳香族ジアミンおよびジアミノシロキサンの総モル量
に対して0.1〜10モルチ、好ましくは0.5〜5モ
ルチである。ジアミノシロキサンの量が0.1モルチ未
溝のときは接着性の付与効果に乏しく、10モルit越
えるときはポリイミド本来の耐熱性が損なわれる。
In the resin composition used in the present invention, there are certain limitations on the proportion of siloxane bonds in the polyamic acid containing siloxane bonds. That is, the blending ratio of diaminosiloxane is 0.1 to 10 mol, preferably 0.5 to 5 mol, based on the total molar amount of aromatic diamine and diamino siloxane. When the amount of diaminosiloxane is 0.1 mole, the effect of imparting adhesiveness is poor, and when it exceeds 10 mole, the inherent heat resistance of polyimide is impaired.

またアミノシラン類の混合割合は、シロキサン結合を含
むポリアミド酸に対して、0.1〜zO重量%、好まし
くは0.3〜1.0重量%である。アミノシラン類の量
が0.1重量−未満のときは接着性の付与効果に乏しく
、20重量%を越えるときは。
The mixing ratio of aminosilanes is 0.1 to zO weight %, preferably 0.3 to 1.0 weight %, based on the polyamic acid containing siloxane bonds. When the amount of aminosilanes is less than 0.1% by weight, the effect of imparting adhesiveness is poor, and when it exceeds 20% by weight.

樹脂組成物の安定性が損なわれる。The stability of the resin composition is impaired.

本発明の樹脂組成物を製造するに際しては、まずシロキ
サン結合を含むポリアミド酸を製造する。
When producing the resin composition of the present invention, first a polyamic acid containing a siloxane bond is produced.

シロキサン結合を含むポリアミド酸は、公知の方法によ
り1例えば芳香族ジアミンとジアミノシロキサンとを前
記の溶媒に溶解させ、これに芳香族テトラカルボ/酸二
無水物を加えて、80℃以下。
A polyamic acid containing a siloxane bond can be prepared by a known method, for example, by dissolving an aromatic diamine and diaminosiloxane in the above-mentioned solvent, and adding an aromatic tetracarbo/acid dianhydride to the solution at 80°C or lower.

特に好ましくは室温付近またはそれ以下の温度で攪拌下
に反応させることにより得られる。
Particularly preferably, it is obtained by reacting with stirring at a temperature around room temperature or lower.

次いでこれを使用上適切な粘度に粘度調整した後、予め
前記溶媒により10重量St+はそれ以下の濃度忙稀釈
したアミノシラン類を室温またはそれ以下の温度で添加
し、攪拌混合することによって樹脂組成物とされる。
Next, after adjusting the viscosity to an appropriate viscosity for use, aminosilanes diluted in advance with the solvent to a concentration of 10 weight St+ or less are added at room temperature or lower, and mixed with stirring to form a resin composition. It is said that

樹脂組成物を、導体層上にスピンナーなどで塗布し、好
ましくは100〜250℃で10分〜60分乾燥後、つ
いで好ましくは250〜400℃で30分〜90分加熱
して脱水閉環を行ないポリイミド樹脂とされる。
The resin composition is applied onto the conductor layer using a spinner or the like, dried preferably at 100 to 250°C for 10 to 60 minutes, and then preferably heated at 250 to 400°C for 30 to 90 minutes to perform dehydration and ring closure. It is considered to be a polyimide resin.

本発明におけるポリイミド樹脂膜は、少なくとも1個の
半導体素子を有する半導体基板表面に設けられた無機絶
縁膜および配線用の導体層上を覆って広がる樹脂膜、少
なくとも1個の半導体素子を有する半導体表面に設けら
れたシリコン酸化物もしくはシリコン窒化物の絶縁膜を
介して配線用の第1の導体層を有し、この上に有機樹脂
絶縁膜を介して第2.第3等複数の配線導体層を有し。
The polyimide resin film in the present invention is a resin film that spreads over an inorganic insulating film and a conductor layer for wiring provided on the surface of a semiconductor substrate having at least one semiconductor element, and a resin film that spreads over an inorganic insulating film and a conductor layer for wiring provided on the surface of a semiconductor substrate having at least one semiconductor element. A first conductor layer for wiring is provided through an insulating film of silicon oxide or silicon nitride provided on the first conductor layer, and a second conductor layer is provided on this through an insulating film of an organic resin. It has a plurality of wiring conductor layers such as a third layer.

さらに最上の配線導体層の上に有機樹脂絶縁膜を有した
多層配線構造の前記有機樹脂絶縁膜等として用いられる
Further, it is used as the organic resin insulating film of a multilayer wiring structure having an organic resin insulating film on the uppermost wiring conductor layer.

本発明においては、ポリイミド樹脂膜は、導体層上に形
成されるが、この導体層は、複数の導体層をそなえた半
導体装置の場合には、最上の導体層でも、その下に形成
された導体層でもよい。この樹脂膜は、最上の導体層上
およびその下に形成された導体層上の両者に形成されて
もよく、最上の導体層上のみまたはその下に形成された
導体層上のみに形成されてもよい。導体層上のポリイミ
ド樹脂膜の形成は、最上の導体層上の場合でも。
In the present invention, the polyimide resin film is formed on the conductor layer, but in the case of a semiconductor device having multiple conductor layers, the polyimide resin film is formed under the uppermost conductor layer. It may also be a conductor layer. This resin film may be formed both on the top conductor layer and the conductor layer formed below it, or it may be formed only on the top conductor layer or only on the conductor layer formed below it. Good too. Formation of polyimide resin film on the conductor layer, even on the top conductor layer.

その下に形成された導体層上の場曾でも、既に公知の手
段によって行なわれる。
This also takes place by known means on the conductor layer formed below.

本発明を実施例により説明する。The present invention will be explained by examples.

(実施例) 本発明を比較例および実施例により説明する。(Example) The present invention will be explained with reference to comparative examples and examples.

比較例1 4.42−ジアミノジフェニルエーテル 6.035g
、i、3−ビス(アミノプロピル)テトラメチルジシロ
キサン 0.3949.  ピロメリット酸二無水物 
3.4609およびλ■4.4’−ベンゾフェノンテト
ラカルボン酸二無水物 5.1109t−、N−メチル
−2−ピロリドン 85.09中で室温で反応させ、シ
ロキサン結合を含むポリアミド酸溶液100gを得た。
Comparative Example 1 4.42-diaminodiphenyl ether 6.035g
, i,3-bis(aminopropyl)tetramethyldisiloxane 0.3949. Pyromellitic dianhydride
3.4609 and λ■4.4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride 5.1109T-,N-methyl-2-pyrrolidone 85.09 were reacted at room temperature to obtain 100 g of a polyamic acid solution containing siloxane bonds. Ta.

このものは2001)Sの粘度を有していたため、80
℃で攪拌しながら粘度を低下させ、101)81C調整
した。
This material had a viscosity of 2001)S, so 80
The viscosity was lowered while stirring at °C to adjust to 101)81C.

これをシリコン酸化物(Sigh)およびAI!配線層
を形成した半導体基板上に、2000rpmで30秒間
スピ/ナー塗布し、N3ガス雰囲気中で200℃で30
分間ついで350℃で60分間加熱硬化し、2μm厚の
ポリイミド樹脂からなる表面保獲膜を形成した。次に、
ボンディングバット部の穴開けを行ないエポキシ封止材
料にヱシパツケージして半導体装置を作成した。
This is combined with silicon oxide (Sigh) and AI! The semiconductor substrate on which the wiring layer was formed was coated with a spinner at 2000 rpm for 30 seconds, and then heated at 200°C for 30 minutes in an N3 gas atmosphere.
This was then heated and cured at 350° C. for 60 minutes to form a surface retaining film made of polyimide resin with a thickness of 2 μm. next,
A hole was made in the bonding butt portion, and a semiconductor device was fabricated by packaging it in an epoxy sealing material.

実施例1 比較例1で得られたシロキサン結合を含むポリアミド酸
溶液に、アミノシランであるr−アミノプロピルトリエ
トキシシラン1stN−メチル・2−ピロリド79gに
溶解した溶液を添加し、室温で1時間攪拌溶解して、不
揮発分濃度が200℃で2時間熱処理した後14.3重
量%、粘度が25℃で10.5pSのポリイミド前駆樹
脂組成物を得た。この樹脂組成物を用いて比較例1と同
一の条件でポリイミド樹脂膜を形成した。
Example 1 To the polyamic acid solution containing siloxane bonds obtained in Comparative Example 1, a solution of r-aminopropyltriethoxysilane, which is an aminosilane, dissolved in 79 g of 1st N-methyl 2-pyrrolid was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. After melting, a polyimide precursor resin composition having a nonvolatile content of 14.3% by weight after heat treatment at 200°C for 2 hours and a viscosity of 10.5 pS at 25°C was obtained. A polyimide resin film was formed using this resin composition under the same conditions as in Comparative Example 1.

上記比較例1および実施例1で作成した半導体装置のサ
ンプルについて耐湿信頼性試験を行なった。この試験で
は半導体装置圧ついてプレッシャータック試験を121
℃、蒸気圧22気圧の状態で行ない、  AI!配線層
の抵抗値の変化を調べた。
A moisture resistance reliability test was conducted on the semiconductor device samples prepared in Comparative Example 1 and Example 1 above. In this test, a pressure tack test was performed on the semiconductor device at 121°C.
℃ and vapor pressure of 22 atmospheres, AI! We investigated changes in the resistance value of the wiring layer.

その比較値を第4図に示す。The comparative values are shown in FIG.

これによシ1本発明におけるポリイミド前駆樹脂組成物
を用いた実施例10半導体装置は、比較例10半導体装
置に比べて、耐湿信頼性に優れることが示される。
This shows that the semiconductor device of Example 10 using the polyimide precursor resin composition of the present invention has superior moisture resistance reliability compared to the semiconductor device of Comparative Example 10.

実施例2 第5図は、半導体チップの断面図を示し、第6図は、そ
の半導体チップを樹脂封止して完成された半導体装置の
略式的断面図を示す。第5図に示す実施例は、2層配線
構造バイポーラ製のICに適用したものであって、その
説明を簡単にするために、特に、第5図は、1つの素子
形成領域に形成されたバイポーラトランジスタの構造の
みを示している。
Example 2 FIG. 5 shows a cross-sectional view of a semiconductor chip, and FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view of a semiconductor device completed by sealing the semiconductor chip with resin. The embodiment shown in FIG. 5 is applied to a bipolar IC with a two-layer wiring structure, and in order to simplify the explanation, FIG. Only the structure of the bipolar transistor is shown.

第5図において、半導体チップ31は次の構成を含んで
いる。11はP−型の単結晶シリコン(Si)半導体基
板、12はN+型半導体埋込層、13は基板1の上にエ
ピタキシャル成長技術によって形成されたN″″型のシ
リコン半導体層、14は半導体層13の主表面を覆う4
000X〜s o o o!の厚さをもつ二酸化シリコ
ン(SiOx)膜又は、リンガラス膜で、ホトエツチン
グを行ない一部を開口しである。15は半導体層13を
複数の素子形成領域(アイランド)に電気的に分離する
ために、拡散技術によって作成されたPfj&のアイソ
レーション領域で1分離すべき素子形成領域を取囲むよ
うに形成されている。7は拡散技術によって形成された
2塁ベース領域、19はN”llのエミッタ領域。
In FIG. 5, the semiconductor chip 31 includes the following configuration. 11 is a P- type single crystal silicon (Si) semiconductor substrate, 12 is an N+ type semiconductor buried layer, 13 is an N'''' type silicon semiconductor layer formed on the substrate 1 by epitaxial growth technology, and 14 is a semiconductor layer. 4 covering the main surface of 13
000X~s o o o! A silicon dioxide (SiOx) film or a phosphor glass film having a thickness of 100 mL is used, and a portion thereof is opened by photoetching. In order to electrically isolate the semiconductor layer 13 into a plurality of element formation regions (islands), 15 is a Pfj& isolation region created by diffusion technology, which is formed so as to surround the element formation region to be separated by one. There is. 7 is a second base region formed by diffusion technology, and 19 is an N''ll emitter region.

36はN”llコレクタ取出し領域(コンタクト領域)
′“で6る。
36 is N''ll collector extraction area (contact area)
''' is 6.

23.24および25はエミッタ、ベースおよびコレク
タ領域のそれぞれに抵抗接触し、かつ。
23, 24 and 25 are in resistive contact to the emitter, base and collector regions, respectively, and.

シリコン酸化膜14上に延在する第1の導体層(下層)
のA/配線層である。AI!配線1は蒸着あるいはスパ
ッタ法で形成された後、ホトエツチングにより不要部を
除去してパターンを形成する。
A first conductor layer (lower layer) extending on the silicon oxide film 14
A/wiring layer. AI! After the wiring 1 is formed by vapor deposition or sputtering, unnecessary portions are removed by photoetching to form a pattern.

この配線層は1例えば1.5μmの厚さと7μmの幅を
持つ。
This wiring layer has a thickness of, for example, 1.5 μm and a width of 7 μm.

26は本発明のポリイミド前駆樹脂組成物より得られる
ポリイミド樹脂膜で2例えば2−5μmの厚さを持つ。
26 is a polyimide resin film obtained from the polyimide precursor resin composition of the present invention, and has a thickness of, for example, 2 to 5 μm.

この樹脂膜は以下の方法で形成した。This resin film was formed by the following method.

4.4′−シlミノジフェニルエーテル 6.035g
(95モルts)l 1,3−ビス(アミノプロピル)
テトラメチルジシロキサン 0.3949(5モルチ)
およびピロメリット酸二無水物 3.4609(50モ
ル%)、3.3:44’−ペンゾフエノンテトラカルポ
ン酸二無水物 5.1109(50モルチ)を、N−メ
チル−2−ピロリドン 7a09中で室温で反応させ、
シロキサン結合を含むポリアミド酸溶液909を得た。
4.4'-silminodiphenyl ether 6.035g
(95 mol ts) l 1,3-bis(aminopropyl)
Tetramethyldisiloxane 0.3949 (5 molti)
and pyromellitic dianhydride 3.4609 (50 mol%), 3.3:44'-penzophenonetetracarboxylic dianhydride 5.1109 (50 mol%), N-methyl-2-pyrrolidone 7a09 react at room temperature in
A polyamic acid solution 909 containing siloxane bonds was obtained.

このものは200pSの粘度を有していた九め、80℃
で攪拌しながら粘度を落とし、10pSKi14整した
This one had a viscosity of 200 pS, 80℃
While stirring, the viscosity was lowered to 10 pSKi14.

次に、r−アミノプロピルトリエトキシシラン19tN
−メチル−2−ピロリドン 9gに溶解した液を調整し
、その内0.759を室温に冷却した上記シロキサン結
合を含むポリアミド酸溶液909に添加し、室温で1時
間攪拌溶解した。こうして得られた樹脂組成物は200
℃/2時間で測定した不揮発分濃度が16.3重量%で
、25℃における粘度は10.5pSであった。
Next, r-aminopropyltriethoxysilane 19tN
A solution dissolved in 9 g of -methyl-2-pyrrolidone was prepared, and 0.759 of the solution was added to the above polyamic acid solution 909 containing a siloxane bond which had been cooled to room temperature, and the solution was stirred and dissolved at room temperature for 1 hour. The resin composition thus obtained was 200%
The nonvolatile content concentration measured at °C/2 hours was 16.3% by weight, and the viscosity at 25 °C was 10.5 pS.

この樹脂組成物をA/配線層上に、zsoorpmで3
0秒間スピナー塗布し、その後100℃で30分、つい
で200℃で30分さらに350℃で60分のN2ガス
雰囲気中で熱処理をしてポリイミド樹脂膜を形成した。
This resin composition was applied onto the A/wiring layer at zsoorpm for 3
A polyimide resin film was formed by coating with a spinner for 0 seconds and then heat-treating at 100° C. for 30 minutes, then at 200° C. for 30 minutes, and at 350° C. for 60 minutes in a N2 gas atmosphere.

次に、この樹脂膜上にホトレジスト膜を選択形成し、こ
れをマスクとじてポリイミド樹脂膜26をエツチング技
術によってA/配線層に対するコンタクトホールを形成
する。
Next, a photoresist film is selectively formed on this resin film, and using this as a mask, the polyimide resin film 26 is etched to form a contact hole for the A/wiring layer.

この後、ホトレジストのマスクを除去する。次に。After this, the photoresist mask is removed. next.

蒸着技術によって第2の導体層であるAt配線層27を
形成する。
An At interconnection layer 27, which is a second conductor layer, is formed by a vapor deposition technique.

AI!配線層27は9例えば1.5μmの厚さと7μm
の幅を持つ。28は、第2のAI!配線層を覆う最終保
護膜であるポリイミド樹脂膜で、第2の絶縁層の樹脂膜
と同一材料によって構成され同一の処理で形成される。
AI! The wiring layer 27 has a thickness of, for example, 1.5 μm and 7 μm.
has a width of 28 is the second AI! This is a polyimide resin film that is the final protective film that covers the wiring layer, and is made of the same material as the resin film of the second insulating layer, and is formed by the same process.

この最終保護膜の厚さは。What is the thickness of this final protective film?

例えば25μmにされる。この最終保護膜の樹脂膜は1
図示されていないがホトエツチング法によりボンディン
グバット部がスルーホールエツチングされ、  AI!
配線層27の配線層に接続された複数のポンディングパ
ッド部を露出させている。この露出されたポンディング
パッド部は1例えば130μmX130μmの面積をも
つ。
For example, it is set to 25 μm. The resin film of this final protective film is 1
Although not shown, the bonding butt part is through-hole etched using a photo-etching method, and the AI!
A plurality of bonding pad portions connected to the wiring layer of the wiring layer 27 are exposed. This exposed bonding pad portion has an area of, for example, 130 μm×130 μm.

この半導体チップは、第6図に示すように、樹脂で封止
される。すなわち、第6図で、31は上記した半導体チ
ップで、この中に所定の回路が集積化されている。半導
体チップ31は、固定電極(タブ電極)32に金−シリ
コン共晶合金などによって固着され、かつ他の外部引出
しリード33にコネクタワイヤ34によって電気的に接
続される。この半導体チップ31の固定電極32への固
着および半導体チップ31と外部引出しリード間のコネ
クタワイヤ(例えば、金線から成る)の接続は1周知の
技術によって達成される。これはよく知られるように、
リードフレームの状態において、半導体チップおよびコ
ネクタワイヤの接続が行なわれる。35はエポキシ樹脂
から成る封止体で、よく知られるトランスファモールド
技術によって形成される。この封止体35は、半導体チ
ップ31およびコネクタワイヤ34を包囲するように形
成される。
This semiconductor chip is sealed with resin, as shown in FIG. That is, in FIG. 6, numeral 31 is the above-mentioned semiconductor chip, in which a predetermined circuit is integrated. The semiconductor chip 31 is fixed to a fixed electrode (tab electrode) 32 using a gold-silicon eutectic alloy or the like, and is electrically connected to another external lead 33 by a connector wire 34 . The fixing of the semiconductor chip 31 to the fixed electrode 32 and the connection of connector wires (for example, made of gold wire) between the semiconductor chip 31 and the external leads are accomplished by a well-known technique. As is well known, this
Connections between the semiconductor chip and the connector wires are made in the lead frame state. Reference numeral 35 denotes a sealing body made of epoxy resin, which is formed by a well-known transfer molding technique. This sealing body 35 is formed to surround the semiconductor chip 31 and the connector wire 34.

このようにして得られる本発明の半導体装置においては
、第2の導体層であるAt配線層27の下表面は第2の
絶縁層のポリイミド樹脂膜26によって榎われ、ま′た
。その上表面は第3の絶縁層のポリイミド樹脂膜28に
よって被覆される。もちろん、上層の配線層は、第6図
に示されたコネクタワイヤ34のその接続部、すなわち
、ポンディングパッドの部分(図示されていない)にお
いて、第3の絶縁層のポリイミド樹脂膜2Bから露出さ
れている。そして、第3の絶縁層のポリイミド樹脂膜2
8に接して封止用の樹脂体35が包囲する。
In the semiconductor device of the present invention thus obtained, the lower surface of the At wiring layer 27, which is the second conductor layer, is covered by the polyimide resin film 26, which is the second insulating layer. Its upper surface is covered with a polyimide resin film 28 as a third insulating layer. Of course, the upper wiring layer is exposed from the polyimide resin film 2B of the third insulating layer at the connection portion of the connector wire 34 shown in FIG. 6, that is, at the bonding pad portion (not shown). has been done. Then, the polyimide resin film 2 of the third insulating layer
8 and is surrounded by a sealing resin body 35.

At配線層27は第2の絶縁層のポリイミド樹脂膜26
および第3の絶縁層のポリイミド樹脂膜28によって包
囲されるように存在し、かつポリイミド樹脂膜28は、
従来のポリイミド樹脂膜より第2の導体層であるA/配
線層との接着性および樹脂膜間の界面の接着力が優れて
いる。このため樹脂封止体35を通して外部から浸入す
るであろう水分に対してAI!配線層27はポリイミド
樹脂膜26および28によって強く保護されている。
The At wiring layer 27 is a polyimide resin film 26 of the second insulating layer.
and the polyimide resin film 28 of the third insulating layer, and the polyimide resin film 28 is
It has superior adhesion to the A/wiring layer, which is the second conductor layer, and adhesion at the interface between the resin films, compared to conventional polyimide resin films. Therefore, AI! prevents moisture that may enter from the outside through the resin sealing body 35! The wiring layer 27 is strongly protected by polyimide resin films 26 and 28.

結果的に従来のポリイミド樹脂膜を用いた場合より本発
明におけるポリイミド樹脂膜を用いた方がAI!配線層
271C対する外部からの浸入した水分による導体層の
腐食から防ぐ力は強くなっている。
As a result, using the polyimide resin film of the present invention has better AI than using the conventional polyimide resin film! The ability to prevent the conductor layer from being corroded by moisture that has entered the wiring layer 271C from the outside has become stronger.

尚、このとき、ポリイミド樹脂18から露出されるポン
ディングパッドは1例えば130μm×130μmのよ
うな大面積を持ち、かつ、このパッド上にコネクタワイ
ヤ接続部が、そのパッド部を被覆するように存在するこ
とになるので2.ボリイ老ド樹脂膜28から露出された
部分におけるAI!配線層27の腐食は実質的に問題と
ならない。
At this time, the bonding pad exposed from the polyimide resin 18 has a large area, for example, 130 μm x 130 μm, and the connector wire connection portion is present on this pad so as to cover the pad portion. 2. AI in the part exposed from the old resin film 28! Corrosion of the wiring layer 27 does not substantially pose a problem.

さらに、本発明におけるポリイミド樹脂は、第1の絶縁
層である二酸化シリコン膜4との接着力が優れているた
め、従来のポリイミド樹脂を使用する場合必要であった
焦機膜との接着性を確保するためのカップリング剤層を
形成する工程が不必要でおる。
Furthermore, since the polyimide resin of the present invention has excellent adhesive strength with the silicon dioxide film 4, which is the first insulating layer, it has excellent adhesive strength with the pyrotechnic film, which was necessary when using conventional polyimide resin. The process of forming a coupling agent layer for ensuring the stability is unnecessary.

本発明者らは発明の効果を確認する丸めに、上記の構造
において第2の絶縁膜である層間絶縁膜および第3の絶
縁膜でるる最終保護被覆に本発明におけるポリイミド樹
脂と従来のポリイミド樹脂を用いた半導体装置を作成し
、耐湿性の試験を行ない下記の結果薔得た。
To confirm the effects of the invention, the present inventors used the polyimide resin of the present invention and the conventional polyimide resin for the final protective coating consisting of the interlayer insulating film, which is the second insulating film, and the third insulating film in the above structure. A semiconductor device using this was fabricated and a moisture resistance test was conducted, with the following results obtained.

試験には前記実施例で得たバイポーラ型のICを用いた
。第1の導体層および第2の導体層はともにアルミニウ
ムを用い膜厚はそれぞれ1.5μmにした。試験に用い
た半導体装置は第3の絶縁膜である最終保護膜を形成し
た後1通常行なうポンディングパッド部のエツチングは
していないため第2の導体層は露出していない。またそ
の後に樹脂封止も行なっていない。
The bipolar IC obtained in the above example was used in the test. Both the first conductor layer and the second conductor layer were made of aluminum and had a film thickness of 1.5 μm. In the semiconductor device used in the test, the second conductive layer was not exposed because the bonding pad portion was not etched, which is normally performed after forming the final protective film, which is the third insulating film. Further, no resin sealing was performed after that.

試験例1 眉間絶縁膜および最終保護被膜の両方に、実施例で得た
樹脂組成物を用いて半導体装置を作成した。形成・処理
法は実施例で説明した内容と同様に行なった。
Test Example 1 A semiconductor device was created using the resin composition obtained in the example for both the glabella insulating film and the final protective film. The formation and processing methods were the same as those described in the examples.

試験例2 層間絶縁膜および最終保護被膜の両方にシロキサン結合
を含むポリイミド樹脂を用いて半導体装置を作成した。
Test Example 2 A semiconductor device was fabricated using a polyimide resin containing siloxane bonds for both the interlayer insulating film and the final protective film.

このシロキサン結合を含むポリイミド樹脂膜は4.4′
−ジアミノジフェニルメタン。
This polyimide resin film containing siloxane bonds is 4.4'
-diaminodiphenylmethane.

35モル%、4.4’−ジアミノジフェニルエーテル−
3−カルボンアミド、10モル%、1.3−ビス(アミ
ノプロピル)−テトラメチルジシロキサン。
35 mol%, 4.4'-diaminodiphenyl ether-
3-Carbonamide, 10 mol%, 1,3-bis(aminopropyl)-tetramethyldisiloxane.

5モルチオピロメリット酸二無水物、50モルチt−N
−メチルー2−ピロリドン溶媒に入れ室温下で5時間反
応させシロキサン結合を含むポリアミド酸溶液(樹脂分
濃度15重量−1粘度1200CpS ) を作成し、
これを300 Orpmで30秒間スピナー塗布し、N
2雰囲気中で200℃で30分熱処理した後、ついで3
50℃で60分熱処理してシロキサン結合を含むポリイ
ミド樹脂膜を形成した。
5 mol thiopyromellitic dianhydride, 50 mol t-N
- A polyamic acid solution containing siloxane bonds (resin concentration 15 weight - 1 viscosity 1200 CpS) was prepared by placing it in methyl-2-pyrrolidone solvent and reacting at room temperature for 5 hours,
Apply this with a spinner for 30 seconds at 300 Orpm, and
2. After heat treatment at 200℃ for 30 minutes in an atmosphere of 3.
A heat treatment was performed at 50° C. for 60 minutes to form a polyimide resin film containing siloxane bonds.

試験例3 眉間絶縁膜および最終保護膜の両方にポリイミド樹脂膜
を用いて半導体装置を作成した。このポリイミド樹脂膜
は、ジアミノジフェニルエーテルとピロメリット酸二無
水物とをほぼ等モルでN−メチルピロリドンを用いて得
られるポリアミド酸溶液であるPI−2545(Dup
ont社商品)を用いて、試験例2と同一の形成条件で
処理することにより形成した。
Test Example 3 A semiconductor device was created using a polyimide resin film as both the glabella insulating film and the final protective film. This polyimide resin film is made of PI-2545 (Dup
ont Co., Ltd.) under the same formation conditions as Test Example 2.

試験例4   ′ 層間絶縁膜および最終保護被膜の両方にポリイミド樹脂
膜を用いて半導体装置を作成した。このポリイミド樹脂
膜は、市販のPyre−ML(Dupont社商品)を
用いて、試験例2と同一の形成条件で処理することによ
り形成した。
Test Example 4' A semiconductor device was fabricated using polyimide resin films as both the interlayer insulating film and the final protective film. This polyimide resin film was formed by processing under the same formation conditions as Test Example 2 using commercially available Pyre-ML (product of DuPont).

上記の試験例1〜4で作成した半導体装置のサンプルに
ついて耐湿性試験を行なった。この試験では各サンプル
を121℃、蒸気圧22気圧の状態で放置し、各サンプ
ルについて第2の導体層のAI!配線層の腐食進行状況
を耐湿試験の時間を追って顕微鏡で観察した。その結果
を以下の表に示す。ここで表示のAはチップ内でアルミ
ニウム配線層の腐食が無<、Bは腐食が約5〜10%、
Cは30〜50%、Dはチップ内全域で腐食がみられ、
Eは配線層が一部溶解することを示す。
A moisture resistance test was conducted on the semiconductor device samples prepared in Test Examples 1 to 4 above. In this test, each sample was left at a temperature of 121°C and a vapor pressure of 22 atmospheres, and the AI of the second conductive layer was measured for each sample. The progress of corrosion in the wiring layer was observed using a microscope over the time of the humidity test. The results are shown in the table below. Here, A indicates that there is no corrosion of the aluminum wiring layer within the chip, and B indicates that corrosion is approximately 5 to 10%.
C: 30-50%; D: Corrosion is observed throughout the chip.
E indicates that the wiring layer is partially dissolved.

これより9本発明におけるポリイミド樹脂を用いた試験
例1の試料は、従来のポリイミド樹脂と比較して3〜5
倍の耐湿性を有することが示されるO        
           以下余白耐湿試験結果(121
℃、2.2気圧)(発明の効果) 本発明におけるポリイミド前駆樹脂組成物を脱水閉環さ
せたポリイミド樹脂膜を導体層上く形成した半導体装置
は、非常に耐湿信頼性が優れており、特に、高信頼性を
必要とする電子部品に有用である。
From this, the sample of Test Example 1 using the polyimide resin of the present invention was 3 to 5% compared with the conventional polyimide resin.
O which has been shown to have twice the moisture resistance
Below are the margin moisture resistance test results (121
℃, 2.2 atm) (Effects of the Invention) The semiconductor device of the present invention in which a polyimide resin film formed by dehydrating and ring-closing the polyimide precursor resin composition is formed on a conductor layer has extremely excellent moisture resistance and reliability, and especially , useful for electronic components that require high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は9本発明の一実施例になる半導体チップの断面
図、第2図はポリイミド樹脂膜を覆う前の半導体チップ
断面図、第3図は従来のプライマーを用いた半導体チッ
プの断面図、および第4図は、実施例および比較例で行
なったプレッシャータック試験における抵抗値の変化を
示すグラフ。 第5図は本発明の一実施例になる半導体装置における半
導体チップの一部断面図、第6図はその半導体チップを
樹脂封止して得られた半導体装置の概略断面図である。 符号の説明 1・・・単結晶シリコン半導体基板 2・・・シリコン酸化膜またはリンガラス膜3・・・シ
リコン酸化膜またはリンガラス膜4・・・シリコン酸化
膜またはリンガラス膜5・・・Al!配線層    6
・・・Al!配線層7・・・AJ配線層 8・・・アルミニウム酸化物膜 9・・・ポリイミド樹脂膜 10・・・ポリイミド樹脂膜 11・・・P−型単結晶Si半導体基板12・・・N+
型半導体埋込層 13・・・N−型Si半導体層 14・・・5iOz膜 15・・・P型のアイソレーション領域17・・・P型
ベース領域 19・・・N+型のエミッタ領域 20・−・N+型コレクタ取出し領域 23、24.25・・・AJ配線層 26、28・・・ポリイミド樹脂膜 27・・・AJ配線層   31・・・半導体チップ3
2・・・固定電極    33・・・外部引出しリード
34・・・コネクタワイヤ 35・・・封止体竿1図 V2 凶 竿3呂 第5121 茅4図
Fig. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor chip according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor chip before being covered with a polyimide resin film, and Fig. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor chip using a conventional primer. , and FIG. 4 are graphs showing changes in resistance values in pressure tack tests conducted in Examples and Comparative Examples. FIG. 5 is a partial sectional view of a semiconductor chip in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a schematic sectional view of a semiconductor device obtained by resin-sealing the semiconductor chip. Explanation of symbols 1...Single crystal silicon semiconductor substrate 2...Silicon oxide film or phosphorus glass film 3...Silicon oxide film or phosphorus glass film 4...Silicon oxide film or phosphorus glass film 5...Al ! Wiring layer 6
...Al! Wiring layer 7...AJ wiring layer 8...Aluminum oxide film 9...Polyimide resin film 10...Polyimide resin film 11...P- type single crystal Si semiconductor substrate 12...N+
type semiconductor buried layer 13...N- type Si semiconductor layer 14...5iOz film 15...P type isolation region 17...P type base region 19...N+ type emitter region 20. -・N+ type collector extraction area 23, 24.25...AJ wiring layer 26, 28...Polyimide resin film 27...AJ wiring layer 31...Semiconductor chip 3
2...Fixed electrode 33...External drawer lead 34...Connector wire 35...Sealing body rod 1 diagram V2 Iku rod 3ro No. 5121 Kaya 4 diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.(a)芳香族ジアミン、ジアミノシロキサンおよび
芳香族テトラカルボン酸二無水物を反応させて得られる
シロキサン結合を含むポリアミド酸および (b)一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中R_1は水素原子または1価の炭化水素残基、R
_2は2価の炭化水素残基、R_3は1価の炭化水素残
基を意味する)で表わされるアミノシラン類を含有し、
かつ前記ジアミノシロキサンの配合割合を、芳香族ジア
ミンおよびジアミノシロキサンの総モル量に対して0.
1〜10モル%、および前記アミノシラン類の混合割合
を前記ポリアミド酸に対して0.1〜2.0重量%とし
たポリイミド前駆樹脂組成物を脱水閉環させたポリイミ
ド樹脂膜を導体層上に形成した半導体装置。
1. (a) Polyamic acid containing a siloxane bond obtained by reacting aromatic diamine, diaminosiloxane, and aromatic tetracarboxylic dianhydride; and (b) General formula ▲ Numerical formula, chemical formula, table, etc. ▼ (R_1 in the formula is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon residue, R
_2 means a divalent hydrocarbon residue, R_3 means a monovalent hydrocarbon residue),
And, the blending ratio of the diaminosiloxane is 0.0% relative to the total molar amount of the aromatic diamine and diaminosiloxane.
A polyimide resin film is formed on the conductor layer by dehydrating and ring-closing a polyimide precursor resin composition with a mixing ratio of 1 to 10 mol% and the aminosilanes being 0.1 to 2.0% by weight relative to the polyamic acid. semiconductor device.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014031271A1 (en) * 2012-08-21 2014-02-27 General Electric Company Amino-siloxane flux enhancing agent for improving composite polyamide reverse|osmosis membrane performance

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