JPS63211648A - 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】 本発明は半導体基板の周辺部に幅広い導体膜を有する樹
脂封止型半導体装置に関する。

論理回路を含むＬＳＩ等において、第１図、第１Ａ図に
示すように半導体基板（チップ）１の一主面にアクティ
ブ領域を構成する半導体素子領域２が形成され、基板周
辺部表面の絶縁膜３上にアルミニウム膜からなる配線４
、ポンディングパッド５とその外側に反転層防止のため
のガードリング６を設けてこれをグランドラインＧＮＤ
に接続し、上記パッド部５を露出するようにチップ表面
をリンシリケートガラス（ＰＳＧ）、シリコンナイトラ
イド膜等のパッシベーシヲンで覆った構造が知られてい
る。このような構造の半導体素子をレジンで封止した場
合、モールドレジンによる強い応力が特にチップ周辺の
四隅部に大きい（強い）応力が加わりガードリング６上
及び周辺でパッジベージロン膜のクラックが生ずること
がわかった。

特に、パッジベージロン膜をプラズマ生成シリコンナイ
トライド膜（Ｐ−８ｉＮ膜）で構成した場合、Ｐ−８ｉ
Ｎ膜が機械的強度に優れていることから、そのバッジベ
ージ田ン膜にクラックが発生しないものと信じられてい
たが、チップ周辺の幅広い導体膜上に発生することを確
認した。

また、かかる構造の半導体素子を高温高湿雰囲気中で耐
湿テストを行なった場合に、層間絶縁膜であるＰＳＧ（
リン酸化物含有シリケート・ガラス）膜のリン溶出を生
じ、被覆パッシベーション膜の剥離を起し、アルミニウ
ム配線の腐食がチップのアクティブ領域まで到達し、特
性劣化の原因となることもわかった。

本願発明者は前記したチップコーナ一部のガードリング
上及び周辺のパッシベーション膜クラック等の欠陥がア
ルミニウムからなるガードリングの幅に関係することに
着目して上記欠点の改良を行なった。したがって本発明
の目的とするところは樹脂封止型半導体装置における特
性不良の改善、耐湿性の向上にある。

本発明によれば半導体基板の一主面に形成された素子領
域と、基板周辺部の絶縁膜上に形成された導体膜と、上
記導体膜上に形成された保護絶縁膜とを有し、上記基板
と樹脂体により封止した半導体装置において、上記導体
膜の実質な幅を限定するように上記導体膜の延在方向に
スリット又は孔の列を設け、上記導体膜上の保護絶縁膜
としてプラズマ生成したシリコンナイトライド膜を用い
たことを特徴とする。

以下本発明をい（つかの実施例にそって具体的に説明す
る。

第２図、第２Ａ図は本発明による樹脂封止型半導体装置
の一つの望ましい実施形態を示すものである。

同図において、１はシリコン半導体基板、２は基板の一
主面に形成された半導体素子領域で例えば基板と異なる
導電型の不純物が拡散等の手段により導入され形成され
たものである。３はフィールド絶縁膜で例えば厚い半導
体酸化膜（Ｓｉｎ、膜）からなる。８は第１の表面絶縁
膜で例えば薄いＳｉｎ、膜からなる。９は第２の表面絶
縁膜で例えばＰＳＧ（リン酸化物含有シリケート・ガラ
ス）膜から形成されリンが外部より侵入するナトリウム
等の不純物のゲッタの役目を有する。１０はアルミニウ
ム（Ａｌ）配線でＰＳＧ膜９及びＳｉｎ。

膜８のスルーホール（透孔）を通して半導体領域２にオ
ーミックコンタクトする。５はアルミニウム配線の外端
子として形成されたポンディングパッド、６は基板周辺
部にそって形成されたガードリングでアルミニウム膜か
らなる。上記基板の隅部（コーナー）上のガードリング
にコーナーにそった］状のスリット１０が設けられる。

７はバッジベージコン膜としての絶縁膜でプラズマ生成
シリコンナイトライド（Ｐ−８ｉＮ）からなる。

かかる構造において、ガードリングにスリットを設ける
ことにより下記の理由でパッシベーション膜クラック等
の欠陥を防止できる。

樹脂封止された半導体チップ周辺部上のガードリングに
パッシベーション膜クラック等の発生する原因としては
、第３図に示すようチップの中心より端部、特に隅部（
コーナー）にストレスが集中する傾向にあり、又、ガー
ドリングのアルミニウム膜の幅が大きいほど著しいこと
が実験的に確められた。又、種々の実験によってガード
リングのコーナ一部にスリットを形成するとスリットの
幅だけガードリングの幅が少なくなり、クラック発生の
原因が取除かれることが確認された。しかしガードリン
グのアルミニウム膜の配線としての抵抗の増大を防ぐた
めにはスリットの幅はある程度小さい面積にしなければ
ならない。このためスリットはアルミニウムのリングの
中央より外側に約１０μｍの幅でかつ内側コーナーをカ
バーする長さとすることが適当である。ガードリングの
コーナ一部の幅を限定する手段としてスリット以外に小
孔の配列、あるいはコーナーの内側又は外側にテーパ部
を設けるという手段でもよい。小孔の場合１０μｍ角の
小孔を複数個並べると特によい。

ガードリングのコーナ一部の形状とコーナ一部欠陥発生
率の関係を下記の各実験例によって示す。

第４図はコーナーを加工しないガードリング上のパッジ
ベージｌン膜クラックのＡｌ（アルミニウム）幅依存性
を示す。この場合、チップ寸法は４．７Ｘ４．７ａ＋ｊ
、温度サイクルは一５５℃〜１５０℃で２０回とする。

パッシベーション膜にはＰＥＧ／Ｐ−８ｉＮ／ＰＳＧ＝
０．８５／１．１１０．２（μｍ）３層構造及びＰ−８
ｉＮ／ＰＳＧ＝１．１　μｍ１０．２μｍの２層構造を
用いる。第５図はガードリングのコーナーの形状及びＡ
ｌ膜の幅りを示す。第４図に示すようにコーナ一部欠陥
率＝Ａ１幅の関係において、Ｌが小さいほど欠陥率の小
さいことが明らかである。

第６図はガードリングのコーナ一部に第７図で示すよう
に］状のスリットを形成した場合のガードリング部バッ
ジベージ、ン膜クラックのＡＩ膜膜中スリット幅値依存
性示す。この場合のバッジベージ目ン膜は〇−〇曲線が
Ｐ−８ｉＮ／ＰＳＧ＝１．１μｍ　／　０．２μｍの２
層膜、Δ・・・６曲線がＰ８Ｇ／Ｐ−８ｉ　Ｎ／ＰＳＧ
　＝０．８５　μｍ／１．ｉμｍ　／　０．２μｍの３
層膜である。第６図によればスリット幅２０μｍ〜４０
μｍでコーナ一部欠陥率が著しく低下することが明らか
である。

第８図はガードリングコーナーに第９図ＧＡ）（Ｂ）・
・・（ト）に示した各種形状のスリット、孔列を形成し
た場合（形成しない場合も含む）についてのガードリン
グ部パッジページ冒ン膜クラックのＡＩ模膜中スリット
及び孔列の形態依存性を示す。この場合の半導体ペレッ
トは４．７Ｘ４．７ｍ角、温度サイクルは一５５℃〜１
５０℃２０回である。バッジベージ四ン膜は第６図の例
の場合と同じである。

第９図において、（５）はスリット等を全く加工しない
場合、（ト））は長いスリットα１）１本の場合、（ｑ
は短イスリッ）　（１１ａ　ｒ　１１　”　＋　１１　
Ｃ）、３本の場合、０は孔の列１２が１列の場合、（ト
）は孔の列（１２ａ、１２ｂ、１２Ｃ）が３列の場合の
各ガードリングコーナ一部の形状を示す。第８図かられ
かるようにスリット及び孔列を形成した場合にコーナ一
部の欠陥率が低下するのが明らかである。

以上のように、本発明によれば、Ｐ−８ｉＮ膜を含むパ
ッジページ目ン膜のクラック発生をより完全に防止する
ことができる。従来、このＰ−８ｉＮ膜は緻密な膜で機
械的強度が強いものと信じられ、特に、樹脂封止型半導
体装置の耐湿性を向上せしめるパッジベージ目ン膜とし
て有効なものと信じられてきた。しかし、上述せるよう
に本願発明者の実験検討によって、幅広い導体膜上では
、まだクラックが発生することを発見した。この対策と
して上述した本発明のようにスリット又は孔の列を導体
膜に形成することによって、Ｐ　−８ｉＮ膜の耐湿性の
効果を一層完全なものとすることができる。これによっ
て、本発明によれば、高信頼性の半導体装置を得ること
ができる。

本発明は上記実施例のみに限定されるものではない。例
えば、Ａ！ガードリング上に形成されるパッジページ璽
ン膜の構成、形状は適宜に変形できる。ガードリング自
体の形状は内部回路やポンディングパッドの配置によっ
て変形することがありうる。封止樹脂体に関しては、ガ
ードリング部の表面に直接塗布するアンダコーティング
樹脂を包含することもありうる。

本発明はＰ−８ｉＮ膜をパッジベージ四ン膜として使用
する全ての半導体装置、特にプラスチック封止型、ＬＳ
Ｉ等に適用し、耐湿性向上に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半導体装置のチップ表面の一部を示す平
面図、 第１Ａ図は第１図におけるＡ−Ａ視断面図である。 第２図は本発明の一実施例による半導体装置の一部を示
す平面図、 第２Ａ図は第２図におゆるＡ−Ａ視断面図である。 第３図は樹脂モールドストレスの分布状態を示す曲線図
、 第４図はパッシベーション膜クラックのｋ１幅依存性を
示す曲線図、 第５図は第４図のために用いられるコーナー形状を示す
ガードリングの一部平面図である。 第６図乃至第１５図は本発明のための各実施例を示すも
のである。これらのうち、第６図はガードリング部パッ
シベーション膜・クラックのＡＩ膜膜中スリ上１幅依存
性示す曲線図、 第７図は第６図のために用いられるコーナー形状を示す
平面図、 第８図はガードリング部パッシベーション膜・クラック
のＡＪ模膜中スリット及び孔列の形態依存性を示す曲線
図、 第９図（５）〜（ト）は第８図のために用いられるコー
ナー形状を示す各平面図である。 １・・・半導体基板（チップ）、２・・・半導体素子領
域、３・・・絶縁膜、４・・・配線、訃・・ポンディン
グパッド、６・・・ガードリング、７・・・パッシベー
ション膜、８・・・第１の表面絶縁膜、９・・・第２の
表面絶縁膜、１０・・・ＡＪ配線、１１・・・スリット
、１２・・・孔。 第　　　１　　図 第１Ａ図 第　　２　　図 に 第２Ａ図 第　　３　　図 第　　４　　図 Ｈｐ−５／Ａ／／Ｉ’”ｅ 第５図 第　　６　　図 スリ・ソト幅ジノ（、バーＬ７７Ｌン 第　　７　　図 第　　８　　図 ヵ゛’　−）”す〉り゛コーた部へψりｍ；の拐ば′第
　　９　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、半導体基板の一主面に形成された素子領域と、基板
   周辺部の絶縁膜上に形成された導体膜と、上記導体膜上
   に形成された保護絶縁膜とを有し、上記基板と樹脂体に
   より封止した半導体装置において、上記導体膜の実質な
   幅を限定するように上記導体膜の延在方向にスリット又
   は孔の列を設け、上記導体膜上の保護絶縁膜としてプラ
   ズマ生成したシリコンナイトライド膜を用いたことを特
   徴とする樹脂封止型半導体装置。