JPS61188943A - 樹脂封止半導体素子の耐湿性評価方法及び評価用素子 - Google Patents
樹脂封止半導体素子の耐湿性評価方法及び評価用素子Info
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- JPS61188943A JPS61188943A JP2825785A JP2825785A JPS61188943A JP S61188943 A JPS61188943 A JP S61188943A JP 2825785 A JP2825785 A JP 2825785A JP 2825785 A JP2825785 A JP 2825785A JP S61188943 A JPS61188943 A JP S61188943A
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- Japan
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- bonding
- metal
- moisture
- electrode
- resin
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、樹脂封止半導体素子（以下レジンモールド素
子という）の耐湿性を短期間で感度よく評価できるよう
にした、レジンモールド素子の耐湿性評価方法及びその
評価用素子に関する。
子という）の耐湿性を短期間で感度よく評価できるよう
にした、レジンモールド素子の耐湿性評価方法及びその
評価用素子に関する。
レジンモールド素子は、セラミック封止素子と比較して
低価格なため、大量に使用されているが、最大の弱点と
しては、外部から侵入した水分によりレジンモールド素
子内部の金属配線あるいは、ボンディング用金属電極の
腐食断線が問題となっている。近年、各材料や製造技術
の進歩により耐湿性は大きく向上し、パシベーション膜
に覆われた金属配線の腐食は殆んど無くなった。しかし
ながらリードピンとの電気的接続を行なうチップ上のワ
イヤボンディング用金属電極は、上記パシベーション膜
を施すことができないので、レジンモールド素子の不良
の原因の大部分はワイヤボンディング用金属電極の腐食
になりつつある。
低価格なため、大量に使用されているが、最大の弱点と
しては、外部から侵入した水分によりレジンモールド素
子内部の金属配線あるいは、ボンディング用金属電極の
腐食断線が問題となっている。近年、各材料や製造技術
の進歩により耐湿性は大きく向上し、パシベーション膜
に覆われた金属配線の腐食は殆んど無くなった。しかし
ながらリードピンとの電気的接続を行なうチップ上のワ
イヤボンディング用金属電極は、上記パシベーション膜
を施すことができないので、レジンモールド素子の不良
の原因の大部分はワイヤボンディング用金属電極の腐食
になりつつある。
従ってレジンモールド素子にあっては、この腐食が問題
であるので、製造管理上この腐食に対する評価が必要で
ある。
であるので、製造管理上この腐食に対する評価が必要で
ある。
この評価手段として各遣方法が試みられているが、例え
ば、Ｉｎｔａｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｇｌｉａハ１ｉｔ
ｙＰｈｙｓｉｃｓ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ １９８３の２
１ｚｔ ａｎｎｕａｌｐｒｏｃｇａｄｉｎｇｚ＋ １＋
におけるＭｇｒｒｇｔｔ 、 Ｂｒｙａｎｔ及び５ｔｕ
ｄｃＬによる” ＡＮ ＡＰＰＲＡＩＳＡＬ ＯＦ Ｈ
ＩＧＨＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＨＵＭＩＤＩＴＹ
５ＴＲＥＳＳ ＴＥＳＴＳ ＦＯＲＡＳＳＥＳＩ
ＮＧ ＰＬＡＳＴＩＣＥＮＣＡＰＵＬＡＴＥＤ Ｓ
ＥＭＩＣＯＮ−ＤＵＣＴＯＲＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ”と
題する文献において論じられている方法が良く知られて
いる。この方法の原理を第６図たより説明する。基本的
にはボンディング用電極３の下の酸化膜６の静電容量を
測定する。即ち、水分が侵入し、ボンディング用電極５
の周辺まで水膜５が形成されると、上記静電容量は等制
約な電極面積増大により増加することを応用したもので
ある。しかしこの方法は上記ボンディング電極３の周囲
に広い面積の水膜が形成される必要があり、微量の水分
検出が困難であるという問題点があった。
ば、Ｉｎｔａｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｇｌｉａハ１ｉｔ
ｙＰｈｙｓｉｃｓ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ １９８３の２
１ｚｔ ａｎｎｕａｌｐｒｏｃｇａｄｉｎｇｚ＋ １＋
におけるＭｇｒｒｇｔｔ 、 Ｂｒｙａｎｔ及び５ｔｕ
ｄｃＬによる” ＡＮ ＡＰＰＲＡＩＳＡＬ ＯＦ Ｈ
ＩＧＨＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＨＵＭＩＤＩＴＹ
５ＴＲＥＳＳ ＴＥＳＴＳ ＦＯＲＡＳＳＥＳＩ
ＮＧ ＰＬＡＳＴＩＣＥＮＣＡＰＵＬＡＴＥＤ Ｓ
ＥＭＩＣＯＮ−ＤＵＣＴＯＲＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ”と
題する文献において論じられている方法が良く知られて
いる。この方法の原理を第６図たより説明する。基本的
にはボンディング用電極３の下の酸化膜６の静電容量を
測定する。即ち、水分が侵入し、ボンディング用電極５
の周辺まで水膜５が形成されると、上記静電容量は等制
約な電極面積増大により増加することを応用したもので
ある。しかしこの方法は上記ボンディング電極３の周囲
に広い面積の水膜が形成される必要があり、微量の水分
検出が困難であるという問題点があった。
本発明は、上記従来の問題点を解決し、微量の水分侵入
でも検出できるようにしたレジンモールド素子の耐湿性
評価方法及びその評価用素子を提供せんとするものであ
る。
でも検出できるようにしたレジンモールド素子の耐湿性
評価方法及びその評価用素子を提供せんとするものであ
る。
即ち、本発明は、従来のように、ボンディング用金属電
極の下の酸化膜の静電容量を測定するのではなく、チッ
プ上に多数設けられたボンディング用金属電極間の静電
容量を検知するようにしたものであり、金属配線が電気
的忙接された一つのボンディング用金属電極と、前記金
属配線とは絶縁された別のボンディング用金属電極との
間の静電容量値を検出し、水分侵入忙よって上記金属配
線との間の絶縁状態が変化して急変する両ボンディング
用金属電極間の静電容量変化を検知して、耐湿性の評価
を行なうようにしたものである。
極の下の酸化膜の静電容量を測定するのではなく、チッ
プ上に多数設けられたボンディング用金属電極間の静電
容量を検知するようにしたものであり、金属配線が電気
的忙接された一つのボンディング用金属電極と、前記金
属配線とは絶縁された別のボンディング用金属電極との
間の静電容量値を検出し、水分侵入忙よって上記金属配
線との間の絶縁状態が変化して急変する両ボンディング
用金属電極間の静電容量変化を検知して、耐湿性の評価
を行なうようにしたものである。
上記耐湿性の評価を実施するための耐湿性評価用素子は
、次の通りである。
、次の通りである。
即ち、金属配線の一端がボンディング用金属電極に電気
的に接続され、この金属配線の他端は、−個又は複数個
のボンディング用金属電極に対して絶縁されると共にそ
の他端はボンディング用金属電極の周辺に近接して設け
られ、微量の水分侵入によりて上記金属配線との間の絶
縁状態に変化を与えるようにしたものである。
的に接続され、この金属配線の他端は、−個又は複数個
のボンディング用金属電極に対して絶縁されると共にそ
の他端はボンディング用金属電極の周辺に近接して設け
られ、微量の水分侵入によりて上記金属配線との間の絶
縁状態に変化を与えるようにしたものである。
以下本発明の一実施例について詳細に説明する。
先ず、第３図及び第４図において１本発明の基本的な考
え方を説明する。図において、半導体チップ１表面には
、金属配線２およびボンディング用金属電極３が設けら
れ、リードフレームに固着された後、金線４がボンディ
ングされ全体をレジンでそ一ルドする。レジンでモール
ドする前に金属配線２による腐食を防止するために保護
膜を施しても良い。
え方を説明する。図において、半導体チップ１表面には
、金属配線２およびボンディング用金属電極３が設けら
れ、リードフレームに固着された後、金線４がボンディ
ングされ全体をレジンでそ一ルドする。レジンでモール
ドする前に金属配線２による腐食を防止するために保護
膜を施しても良い。
上記した構成によるレジンモールド素子において、耐湿
試験により水分が侵入し、金線４の周囲から、ボンディ
ング用金属電極３を経て、それとは電気的に絶縁された
別のボンディング用金属電極３′に到達して水膜５を形
成した時、この２つの電極３．３′間の静電容量値は、
次のようにして検出される。
試験により水分が侵入し、金線４の周囲から、ボンディ
ング用金属電極３を経て、それとは電気的に絶縁された
別のボンディング用金属電極３′に到達して水膜５を形
成した時、この２つの電極３．３′間の静電容量値は、
次のようにして検出される。
即ち、上記水膜５は、酸化膜６よりも高い誘電率を持つ
ことから、（水膜の厚さ）×（水膜の幅）＝水膜の断面
積と水膜の広がり距離の容量を持つ一種の平行金属板と
みることができる。
ことから、（水膜の厚さ）×（水膜の幅）＝水膜の断面
積と水膜の広がり距離の容量を持つ一種の平行金属板と
みることができる。
従って、水分が侵入して、上記みなし平行金属板により
接続された二つのボンディング用金属電極３，３′間の
静電容量値は、急激に増加し、微量の侵入水分が検出さ
れる。
接続された二つのボンディング用金属電極３，３′間の
静電容量値は、急激に増加し、微量の侵入水分が検出さ
れる。
この評価方法を用いて、侵入水分を感度良く短期間で評
価するための評価素子の一実施例を第１図及び第２図に
より説明する。
価するための評価素子の一実施例を第１図及び第２図に
より説明する。
図に示す半導体チップ１０表面には、金属配線２′およ
びボンディング用金属電極５が設けられる。この金属配
線２′の一端は、上記ボンディング用金属電極３の周囲
にできる限り近接させて配置される。一方金属配線２′
の他端は、上記ボンディング用金属電極３とは、電気的
に絶縁された別のボンディング用金属電極３′と電気的
に接続されている。その後リードフレームに固着された
後、金線５がボンディングされ全体をレジンでモールド
する。
びボンディング用金属電極５が設けられる。この金属配
線２′の一端は、上記ボンディング用金属電極３の周囲
にできる限り近接させて配置される。一方金属配線２′
の他端は、上記ボンディング用金属電極３とは、電気的
に絶縁された別のボンディング用金属電極３′と電気的
に接続されている。その後リードフレームに固着された
後、金線５がボンディングされ全体をレジンでモールド
する。
又第５図に示すようＫ、金属配線２′の一端をボンディ
ング用金属電極３′に電気的に接続し、その他端を複数
個のボンディング用金属電極３゜３′に対し絶縁状態で
その周辺に近接して設けるようにしてもよい。
ング用金属電極３′に電気的に接続し、その他端を複数
個のボンディング用金属電極３゜３′に対し絶縁状態で
その周辺に近接して設けるようにしてもよい。
上記構成によるレジンモールド素子において耐湿試験に
より水分が侵入し、金線４の周囲からボンディング用金
属電極３を経て、ボンディング電極３に近接させて配置
させた金属配線２′に到達する。
より水分が侵入し、金線４の周囲からボンディング用金
属電極３を経て、ボンディング電極３に近接させて配置
させた金属配線２′に到達する。
このように、侵入した水分が、金属配線２′に到達した
時、ボンディング用金属電極３と金属配線２′を一組の
対向電極としたコンデンサが形成され、酸化膜６よりも
高い誘電率をもつ水により、ボンディング用金属電極３
，３′間の静電容量が急激に増加する。
時、ボンディング用金属電極３と金属配線２′を一組の
対向電極としたコンデンサが形成され、酸化膜６よりも
高い誘電率をもつ水により、ボンディング用金属電極３
，３′間の静電容量が急激に増加する。
又、金属配線２′は、ボンディング用金属電極３の周辺
に近接しており、金線４から侵入してきた水分は、ボン
ディング用金属電極３の周囲のどの部分に侵入しても、
金属配線２′に短期間に到達する。
に近接しており、金線４から侵入してきた水分は、ボン
ディング用金属電極３の周囲のどの部分に侵入しても、
金属配線２′に短期間に到達する。
以下具体的な数値例を示し、従来のものとの対比を行う
。
。
従来方法のレジンモールド素子のボンディング電極周辺
に侵入した水膜の下の酸化膜によるＭＯ３容量が増加し
た時の容量値をＣＷＩ、水が侵入する前の電極の下の酸
化膜との容量を０１とし増加率ＣｗＩ／（：ｌ、を求め
ると Ｃ″Ｉ／Ｃ１″″ ６ となる。ここでｅｏは真空の誘電率、Ｃ１は酸化膜の比
誘電率、αは電極の一辺、ｂを電極の別の一辺の長さで
ある。侵入した水分は、ｂの幅でボンディング用金属電
極の端から、それに近接した金属配線までの距離Ｃだけ
広がっているものとする。ｔ、は酸化膜厚である。一方
本発明のボンディング用金属電極と近接し、配置した金
属配線との容量をＣ１，そこに水が侵入した時の容量値
Ｃｗ２を求めると、 Ｃ１−Ｃ０・ε、−５ノー Ｃｗｔ−ｇ ｏ−ε２旦 （：’ ｗ２ ／ Ｃ２−ε３／ｅ。
に侵入した水膜の下の酸化膜によるＭＯ３容量が増加し
た時の容量値をＣＷＩ、水が侵入する前の電極の下の酸
化膜との容量を０１とし増加率ＣｗＩ／（：ｌ、を求め
ると Ｃ″Ｉ／Ｃ１″″ ６ となる。ここでｅｏは真空の誘電率、Ｃ１は酸化膜の比
誘電率、αは電極の一辺、ｂを電極の別の一辺の長さで
ある。侵入した水分は、ｂの幅でボンディング用金属電
極の端から、それに近接した金属配線までの距離Ｃだけ
広がっているものとする。ｔ、は酸化膜厚である。一方
本発明のボンディング用金属電極と近接し、配置した金
属配線との容量をＣ１，そこに水が侵入した時の容量値
Ｃｗ２を求めると、 Ｃ１−Ｃ０・ε、−５ノー Ｃｗｔ−ｇ ｏ−ε２旦 （：’ ｗ２ ／ Ｃ２−ε３／ｅ。
となる。ここでＣ２は侵入した水の誘電率、ε、はレジ
ンの容量、ｂは電極の一辺、侵入した水分は、ｂの幅で
、ボンディング用金属電極の端から、それに近接した金
属配線までの距離Ｃだけ広がっているものとする。ｔ、
は金属配線およびボンディング用金属電極の膜厚でここ
では水膜は金属配線の膜厚ｔ２と同じだけ形成されたも
のと仮定する。今、金属配線の膜厚１１と酸化膜の膜厚
ｔ、は、いずれも１μ風水の広がり距離Ｃを３μ簿、ボ
ンディング用金属電極は１００μ♂の正方形、酸化膜の
比誘電率ｅ、とレジンの比誘電率ε３を４．水の誘電率
ε、を８０としてＣｗ Ｈ／ にＩＩおよびＣＩ！＋１
／ ｏ、を求めると ＣＩ＃１／ｃ１諺ｔ０３ Ｃ町／ｃ、謬２０ となり、従来の約２０倍の感度で容量増加を検出できる
ことが判る。この場合侵入した水の比誘電率ε２は８０
で計算した。これは純水ＣＨ１Ｏ）の比誘電率であるが
実際には、汚染物質、モールド材、金属腐食物質等、不
純物イオンの混ざった水膜が形成されるので更に高い誘
電率となり、２０倍以上の感度で容量を検出することが
できる。
ンの容量、ｂは電極の一辺、侵入した水分は、ｂの幅で
、ボンディング用金属電極の端から、それに近接した金
属配線までの距離Ｃだけ広がっているものとする。ｔ、
は金属配線およびボンディング用金属電極の膜厚でここ
では水膜は金属配線の膜厚ｔ２と同じだけ形成されたも
のと仮定する。今、金属配線の膜厚１１と酸化膜の膜厚
ｔ、は、いずれも１μ風水の広がり距離Ｃを３μ簿、ボ
ンディング用金属電極は１００μ♂の正方形、酸化膜の
比誘電率ｅ、とレジンの比誘電率ε３を４．水の誘電率
ε、を８０としてＣｗ Ｈ／ にＩＩおよびＣＩ！＋１
／ ｏ、を求めると ＣＩ＃１／ｃ１諺ｔ０３ Ｃ町／ｃ、謬２０ となり、従来の約２０倍の感度で容量増加を検出できる
ことが判る。この場合侵入した水の比誘電率ε２は８０
で計算した。これは純水ＣＨ１Ｏ）の比誘電率であるが
実際には、汚染物質、モールド材、金属腐食物質等、不
純物イオンの混ざった水膜が形成されるので更に高い誘
電率となり、２０倍以上の感度で容量を検出することが
できる。
以上詳述した通り、本発明によれば、金属配線′が電気
的に接続された一つのボンディング用金属電極と、上記
金属配線とは絶縁された他のボンディング用金属電極と
の間の静電容量値を検出するよう処したので、微量の水
分が侵入しても大きな静電容量値として水分の侵入が検
出でき、高感度な耐湿性の評価を行なうことができる。
的に接続された一つのボンディング用金属電極と、上記
金属配線とは絶縁された他のボンディング用金属電極と
の間の静電容量値を検出するよう処したので、微量の水
分が侵入しても大きな静電容量値として水分の侵入が検
出でき、高感度な耐湿性の評価を行なうことができる。
又、金属配線の一端をボンディング用金属電極に電気的
に接続し、他端を他のボンディング用金属電極と絶縁す
ると共にその周辺に近接して設けたので、金線をったっ
て侵入してきた水分は、必ず金属配線に到達すると共に
、その到達時間が早くなり、耐湿性の評価が短時間でか
つ高感度で評価できるようになった。
に接続し、他端を他のボンディング用金属電極と絶縁す
ると共にその周辺に近接して設けたので、金線をったっ
て侵入してきた水分は、必ず金属配線に到達すると共に
、その到達時間が早くなり、耐湿性の評価が短時間でか
つ高感度で評価できるようになった。
第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図は、第
１図のＢ−Ｂ＠におけする縦断面図である。第３図は、
本発明の基本構成を説明するため忙示したレジンモール
ド素子の平面図、第４図は、第５図のＡ −Ａ’線にお
ける縦断面図、第５図は本発明の他の実施例を示す平面
図である。第６図は従来の耐湿性評価におけるボンディ
ング用金属電極部の縦断面図である。 １・・・・・・・・・・・・・・・・・・半導体チップ
２．２’、２’・・・金属配線 ３．３’、５’・・・ボンディング用金属電極４・・・
・・・・・・・・・・・−・・金線５・・・・・・・・
−・・・・・・・・水膜６・・・・・・・・・・・・・
・・・・・酸化膜θ Ｉ□ ゝく、こ
１図のＢ−Ｂ＠におけする縦断面図である。第３図は、
本発明の基本構成を説明するため忙示したレジンモール
ド素子の平面図、第４図は、第５図のＡ −Ａ’線にお
ける縦断面図、第５図は本発明の他の実施例を示す平面
図である。第６図は従来の耐湿性評価におけるボンディ
ング用金属電極部の縦断面図である。 １・・・・・・・・・・・・・・・・・・半導体チップ
２．２’、２’・・・金属配線 ３．３’、５’・・・ボンディング用金属電極４・・・
・・・・・・・・・・・−・・金線５・・・・・・・・
−・・・・・・・・水膜６・・・・・・・・・・・・・
・・・・・酸化膜θ Ｉ□ ゝく、こ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電気的に絶縁された複数個のボンディング用金属電
極を有する半導体チップにおいて、金属配線が電気的に
接続された１つのボンディング用金属電極と、上記金属
配線とは絶縁された別のボンディング用金属電極間の静
電容量値を検出することにより、前記ボンディング用金
属電極の耐湿性を評価することを特徴とする樹脂封止半
導体素子の耐湿性評価方法。 ２、電気的に絶縁された複数個のボンディング用金属電
極を有する半導体チップにおいて、金属配線の一端が上
記ボンディング用金属電極に電気的に接続され、該金属
配線の他端は１個又は複数個のボンディング用金属電極
に対して絶縁されると共に、その他端はボンデング用金
属電極の周辺に近接していることを特徴とする樹脂封止
半導体素子の耐湿性評価用素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2825785A JPS61188943A (ja) | 1985-02-18 | 1985-02-18 | 樹脂封止半導体素子の耐湿性評価方法及び評価用素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2825785A JPS61188943A (ja) | 1985-02-18 | 1985-02-18 | 樹脂封止半導体素子の耐湿性評価方法及び評価用素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61188943A true JPS61188943A (ja) | 1986-08-22 |
Family
ID=12243512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2825785A Pending JPS61188943A (ja) | 1985-02-18 | 1985-02-18 | 樹脂封止半導体素子の耐湿性評価方法及び評価用素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61188943A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4938847A (en) * | 1989-08-18 | 1990-07-03 | American Telephone And Telegraph Company | Method of manufacturing semiconductor devices, involving the detection of water |
-
1985
- 1985-02-18 JP JP2825785A patent/JPS61188943A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4938847A (en) * | 1989-08-18 | 1990-07-03 | American Telephone And Telegraph Company | Method of manufacturing semiconductor devices, involving the detection of water |
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