JPS6148939A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は樹脂封止型半導体装置に関するもので、特にア
ルミニウムを主体とする金属配線層を有する半導体素子
を樹脂封止してなる半導体装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

一般に樹脂封止型半導体装置は、リードフレーム上に半
導体素子（ベレット）をマウントしてワイヤボンディン
グを行った後、これをエポキシ樹脂等により封止して製
造される。

第３図に従来の樹脂封止型半導体装置の半導体素子部分
の平面図を第４゛図にそのＡ−Ａ’部分での切断断面図
をそれぞれ示す。通常例えばｐ型のシリコン基板１の表
面にはフィールド酸化膜２が形成されており、このフィ
ールド酸化膜２によって囲まれた図示しない素子領域に
は例えばｎチャネルＭＯＳトランジスタが形成される。

また素子領域周辺部におけるフィールド酸化膜２上には
ＣｖＤ酸化膜等の層間絶縁ｇ１３を介して素子領域より
延在するアルミニウムを主体とする金属配線層４とこの
金属配線層４に接続するためのボンディングパッド部５
が形成されている。ざらにこの金属配！１ｌａ４を含む
全面にわたってＰＳＧ（リンシリケートガラス）等のパ
ッシベーション膜６が被着されている。

このパッシベーションＩＦｌ！６にはボンディングパッ
ド部５に対応する部分だけボンディング用窓７が開孔さ
れている。

〔背ｑ技術の問題点〕

しかしながら、このような構造を有する樹脂封止型装置
においては、環境あるいは周囲の急激な温度変化によっ
て金属配線層４の段着部付近のパッシベーションＥ！　
６に樹脂封止による応力が加わってクラックが発生しや
すく、素子の特性劣化や耐湿性を損うという問題がある
。これはパッシベーションＩｌｕ　６が硬く脆いのに対
し金属配線層４は比較的軟らかいことに起因する。この
ようなりラックの発生は素子の周辺部に存在する幅の広
い金属配線層において著しく、金属配線層の巾が２０μ
ｍ以上になった場合には特に著しい。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、
パッシベーション膜のクラックによる素子特性の劣化や
耐湿性の劣化を防止し得る樹脂封止型半導体装置を提供
することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的達成のため本発明においては、アルミニウムを
主体とする金属配線層を被ってパッシベーション膜が被
着され、樹脂封止されてなる樹脂封止型半導体装置にお
いて、 前記金属配線層の上面および／若しくは下面あるいは中
間部にポリシリコン層を形成したことを特徴としており
、パッシベーション膜のクラックを防止することにより
素子特性および耐湿性の劣化を防止することができるも
のである。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明による樹脂封止型半導
体装置の一実施例について説明する。

第１図および第２図はこの発明による一実施例の断面図
を示したもので、第４図の場合と同様にシリコン基板１
の表面上にフィールド酸化膜２．が形成され、その上に
層間絶縁膜３が形成され、さらにその上に金属配線層４
およびボンディングパッド部５がアルミニウムを主体と
する金属のスパックリング等により形成され、これらの
上の全面にわたってパッシベーション膜６が被着され、
ボンディングパッド部５にはボンディング用窓７が開孔
されているが、ボンディングパッド部５を除く金属配線
層４の下地としてポリシリコン層８を′　　形成してい
る点で異なる。第２図は第１図の状態から時間が経過し
た状態を示す図であって、アルミニウムを主体とする配
線層４とその下地部に形成されたポリシリコン層８との
間で拡散が進行し、金属配線層中にシリコン析出物９が
存在した状態を示したらのである。このようにシリコン
が析出すると、硬度が上がることがヌープ硬度の測定に
より確認され、このことからアルミニウムを主体とする
金属配ＦＡ層４の内部にシリコンの析出があるとせ／υ
断強痕が上昇することがわかる。

ポリシリコン膜８を形成するには、居間絶縁膜２を形成
した後全面にＣＶＤ法でポリシリコン層を形成し、これ
を配線層パターンからボンディングパッドを除いたマス
クを使用してエツチングを行なえばよい。

このように金属配線層４の下地にポリシリコンを形成し
、金属配線層４中にシリコンを析出させることにより、
封止用樹脂の温度変化により生ずる応力に対して十分耐
え１７るせん断力をもつ金属配Ｉ！ｉ！層を形成するこ
とができ、パッシベーション膜６を内側から補強してパ
ッシベーション膜６のクラックの発生を防止する。これ
は次のような実験により確認された。

第４図に示す従来構造の素子と第１図に示すこの発明に
よる構造をもつ素子とを４２ビンデユアルインラインパ
ツケージ（ＤＩＰ）に搭載し、樹脂封止型半導体装置を
製造した。この際、アルミニウムを主体とする金属配線
層の中を２０．４０゜６０．８０．１００μｍとし、素
子の大きざを６　ｍｍとした。このようにして製造され
た半導体装匠を、２５℃（５分）→１５０″Ｃ（３０分
）→２５℃（５分）→−５５℃（３０分）を１サイクル
とする温度サイクル試験にかけ、１０００サイクル経過
後における素子表面のパッシベーション膜のクラック発
生状況を調べた。その結果を表に示づ゛。

表 第１表から明らかなように従来例ではアルミニウム導体
幅が２０μｍを超えると容易にクラックが発生ずるが、
この発明のように、金属配線於の下地部にポリシリコン
膜８を形成したものでは、クラックが発生しにくいこと
がわかる。特に実施例２のようにボ゛リシリコン唐８の
厚さを２０００八としたものでは全くクラックが発生し
ていない。

この実験からも明らかなように、金属配線層の下地部に
ポリシリコン層を形成することにより金属配線層中への
シリコンの拡散が起こり、この結果硬度が上昇してクラ
ックの発生が妨げられることがわかる。

また、実験からも明らかなように、金属配線層の導体幅
が広くなるほどクラックが発生しやすくなる。したがっ
て幅広の金属配線層を有する部分特に幅２０μｍ以上の
金属配線層を有する部分には、ポリシリコン層の厚さを
厚くしておくことが望ましい。

特に金属配線層の幅が２０μｍ以上の部分においては下
地部のポリシリコン層の厚さを他の部分より厚くしてお
くことによりクランクの発生を押えることができる。

以上の実施例における金属配線層４としてはアルミニウ
ムが一般的であるが、このアルミニウムにわずかなシリ
コンを含んだアルミニウム合金を用いることもできる。

なお、ボンディングパッド５の下地部には通常ポリシリ
コン層８は設けない。

これはボンディングパッド部５の下地の硬度が上がると
ワイヤボンディング接合性が低下するためである。

また、実施例ではポリシリコン層を金属配線層下面に形
成しているが、上面に形成し、あるいは上面および下面
の双方に形成することもアルミニウム配線部の中間部に
形成することもでき、同株な効果を発揮する。なお、上
面にポリシリコン層を形成するとぎはボンディングパッ
ド部を除くことが望ましい。

（発明の効果） 以上のように、本発明ではアルミニウムを主体とする金
属配線層の上面および／もしくは下面あるいは中間部に
ポリシリコン層を形成したことにより金属配線層の硬度
を高め、パッシベーション膜のクラックの発生を防止す
るようにしたため、素子特性の劣化を防ぎ、耐湿性の向
上と歩留りの向上が期待できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す樹脂封止型半導体装置
の断面図、第２図は金属配線層中にシリコンが拡散した
状態を示す断面図、第３図および第４図は従来の半導体
装置の構造を示す図で、第３図はその平面図、第４図は
その断面図である。 ４・・・金属配線層、５・・・ボンディングパッド部、
６・・・パッシベーション膜、８・・・ポリシリコン層
、９・・・シリコン析出物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルミニウムを主体とする金属配線層を被ってパッ
   シベーション膜が被着され、樹脂封止されてなる樹脂封
   止型半導体装置において、前記金属配線層の上面および
   ／若しくは下面あるいは中間部にポリシリコン層を形成
   したことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。 ２、ポリシリコン層をボンディングパッドとなる金属配
   線部分を除いて形成したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の樹脂封止型半導体装置。 ３、金属配線層の導体幅が２０μｍ以上の部分のポリシ
   リコン層の厚さを導体幅が２０μｍ以下の部分より厚く
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の樹脂封止型半導体装置。