JPS63221630A - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、モールド樹脂封止型半導体装置のバッファ
コート膜に関するもので、特に半導体装置の全面にバッ
ファコート膜を形成する半導体装置に関するものである
。

［従来の技術］ 第３図は、従来の半導体装置を示す断面図であり、図に
おいて、１は半導体基板、２はトランジスタ部、３は下
地絶縁膜、４はアルミ配線、５は最終保護膜、６はボン
ディングワイヤ、７はモールド樹脂、８はモールド樹脂
中のフィラー、１１はポリイミド膜、１２はモールド樹
脂の応力、１３は最終保護膜のクラックである。第４図
は第３図のＡ部を拡大した断面図であり、図において１
４はアルミ配線の機械的変形である。

モールド樹脂封止型半導体装置において、モールド樹脂
７と半導体基板１の熱膨張係数の差により生じる応力１
２は、著しく大きく、第４図に示すように、最終保護膜
５にクラック１３を生じさせたり、アルミ配線４に機械
的変形１４を起こさせたりする。そのため、モールド樹
脂７の中を浸透してきた水分等がクラック１３部を通り
浸入してくるので、アルミ配線４が腐食されたり、素子
特性が劣化したりするという信頼性の問題があった。ま
た、アルミ配線４の機械的変形は、隣接するアルミ配線
とのショート、あるいは再配線間の耐圧不良を引き起こ
すという問題もある。

さらに、モールド樹脂７の熱膨張係数を半導体基板１の
それに近づけるために、モールド樹脂７中に混入してい
るフィラーと呼ばれる固形物８が、トランジスタ２の上
部を局部的に押すことに起因するトランジスタの誤動作
も、特に、ＭＯＳメモリデバイスにおいて、大きな問題
となっている。

そこで、このような問題を解決するために、従来から、
半導体基板１０表面をバッファコートとしてポリイミド
等の有機ポリマー膜１１で覆うという方法が用いられて
きた。このポリイミド膜１１は、比較的軟らかく、モー
ルド樹脂７の応力１２を緩衝する働きをするので、半導
体チップ１の表面には大きな応力は働かず、最終保護膜
５のクラック１１や、アルミ配線４の機械的変形１２を
防止することができる。またフィラー９によるトラジス
タの誤動作も防止できる。通常用いられるバッファコー
ト膜の膜厚は２〜１０μｍ程度である。

次に第３図に示す従来の半導体装置の製造フローを第５
図について説明する。

（ａ）　　半導体基板１上に、トランジスタ部２等の素
子を形成した後、素子間を相互に接続するためにアルミ
配線４を形成する。その後、配線４を保護するためにシ
リコン酸化膜、シリコン窒化膜等の最終保護膜５を堆積
する。

（ｂ）　　フォトレジスト１０を全面に塗布し、写真製
版、およびエツチング技術を用い、ボンディングパッド
部を開孔する。

（ｃ）　　フォトレジスト１０を酸素プラズマを用い除
去した後、全面にポリイミド膜１１を２〜１０μｍ塗布
し、１００ないし１５０℃程度の温度でプリベークを行
ない、膜中の有機溶剤を飛ばす。

（ｄ）　　フォトレジスト１０を全面に塗布し、写真製
版およびエツチング技術を用い、半導体チップ中央の素
子形成領域、および配線領域以外の部分のポリイミド膜
１１を除去する。

（ｅ）　　フォトレジスト１４を湿式のレジスト剥離剤
で除去した後に、２５０〜３５０℃の温度でベークし、
ポリイミド膜１１を焼きしめる。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の半導体装置は以上のように、バッファコート膜と
してポリイミドなどの有機ポリマー膜を用いており、こ
の膜が、最終保護膜のエツチングに用いられるガスや薬
品により変質してしまうこと、また、その後のフォトレ
ジスト除去工程で用いられる酸素プラズマによりエツチ
ングされてしまうため、ボンディングパッド部を開孔す
る工程で、最終保護膜と同時にエツチングすることはで
きなかった。そのため、ボンディングパッド部周辺を有
機ポリマー膜で覆うことはできず、モールド樹脂の応力
の最も大きく働く半導体基板の周辺に存在するボンディ
ングパッド部で、最終保護膜にクラックが発生しやすい
という問題があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、ボンディングパッド部周辺までバッファコ
ート膜で覆うようにし、モールド樹脂の応力によりこの
部分に発生する最終保護膜のクラックの発生防止し、耐
湿性等信頼性に優れた半導体装置を得ることを目的とす
る。

［間層点を解決するための手段］ この発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上に素子
、配線等を形成後、その配線等を保護するために基板全
面に保護膜を形成し、その保護膜上にバッファコート膜
として無機ポリマー膜を形成したものである。

［作用］ 二の発明における半導体装置の製造方法は、バッファコ
ート膜として無機ポリマー膜を用いているため、このバ
ッファコート膜のパターニングをボンディングパッド部
の開孔と同時に行ない、ボンディングパッド部開孔部以
外のすべての半導体基板表面をバッファコート膜で覆う
ことが可能となる。

［発明の実施例］ 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図において、１は半導体基板、２はトラジスタ部、
３は下地絶縁膜、４はアルミ配線、５は最終保護膜、６
はボンディングワイヤ、７はモールド樹脂、８はモール
ド樹脂中のフィラー、９はシリコンラダーポリマー膜で
ある。

第１図に示す本発明の一実施例の製造フローを第２図に
ついて説明する。

（ａ）　　半導体基板１の上に、トランジスタ部２等の
素子を形成した後、素子間を相互に接続するために、ア
ルミ配線４を形成する。その後、配線４を保護するため
に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜などの最終保護膜
５を堆積する。さらにバッファコート膜として用いるシ
リコンラダーポリ？−１４９を全面に２〜１０μｍ塗布
し、１００〜１５０℃の温度でプリベークし、膜中の有
機溶剤を飛ばす。

（ｂ）　　フォトレジスト１０を全面に塗布し、写真製
版、およびエツチング技術を用い、ボンディングパッド
部を開孔する。すなわち、シリコンラダーポリマー膜９
と最終保護膜５を同時にエツチングするわけである。エ
ツチングの方法としては、シリコンラダーポリマー膜を
トルエンなどの有機溶剤でエツチングした後に、最終保
護膜５をＣＦ４系のガスを用いたドライエツチングでエ
ツチングする方法と、シリコンラダーポリマー膜９と最
終保護膜５を一度にＣＦ４系のドライエツチングでエツ
チングする方法があるが、いずれを用いても問題ない。

（Ｃ）　　その後、酸素プラズマを用いて、フォトレジ
スト１０を除去した後に、２５０〜３５０℃の温度でベ
ークし、シリコンラダーポリマー模膜９を焼きしめる。

以上のようにポリイミド膜１１のような有機ポリマー膜
の代わりに、シリコンラダーポリマー膜９のような無機
ポリマー膜を用いることにより、製造フロ一工程を大幅
に簡略化でき、またボンディングパッド開孔部以外のす
べての半導体チップ表面をバッファコート膜で覆うこと
が可能となる。

その理由について以下に説明する。ポリイミド膜１１の
ような有機ポリマー膜で第２図に示すような製造フロー
を用いる場合、２つの点が問題になる。１つは、ポリイ
ミド膜１１のエツチングをヒドラジンなどの湿式エツチ
ングで行なった後、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜の
ような最終保護膜５をＣＦ４系ドライエツチングを用い
てエツチングするわけであるが、このドライエツチング
の際にポリイミド膜１１が損傷を受け、変質してしまう
ことである。

他の１つは、ドライエツチングの際に、フォトレジスト
１０表面は変質してしまうのでフォトレジスト１０の除
去は、湿式では困難であり、酸素プラズマを用いる必要
がある。しかしながらこのとき、酸素プラズマを用いる
と、フォトレジスト１０と同時にポリイミド膜１１のよ
うなａ機ポリマー膜もエツチングされてしまう。これに
対しシリコンラダーポリマー膜のような無機ポリマー膜
は、ＣＦ４系のドライエツチングで変質を受けることは
なく、むしろ、ＣＦ４系のドライエツチングでエツチン
グすることが可能である。また、酸素プラズマを用いて
も、表面が損傷を受けることはないので、第２図に示す
フローを用いることができる。

さらにエツチング性についても、ポリイミド膜１１のよ
うなを機ポリマー膜は、湿式のエツチングでしかエツチ
ングされない（すなわちフォトレジスト１０との選択性
の良いドライエツチングガスがない。）のに対し、シリ
コンラダーポリマー膜９のような無機ポリマー膜は、ド
ライエツチングが可能であり、加工寸法の上からもａ利
である。

そのため従来の半導体装置では、ボンディングパッド部
の周辺を１０〜２０μｍ以上除去しておリ、そのため、
ボンディングパッド部周辺をモールド樹脂７の応力から
防ぐことができなかったわけである。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、半導体装置を基板上に
形成された素子、配線等と、その配線等を保護するため
に形成された保護膜と、その保護膜上に形成された無機
ポリマーのバッファコート膜とから形成したため、無機
ポリマーのバッファコート膜がボンディングパッド開孔
部以外のすべての半導体基板表面を覆っているので、モ
ールド樹脂の応力が緩和され、最終保護膜のクラックの
発生を半導体チップ表面のすべての領域で防ぐことがで
きる。さらにモールド樹脂封止型半導体装置の耐湿性等
の信頼性を向上することができ、製造工程のフローも簡
略化できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による半導体装置を示す断
面図であり、第２図は第１図に示す半導体装置の製造フ
ローを示す図であり、第３図は従来の半導体装置を示す
断面図であり、第４図は第３図のＡ部を拡大した断面図
であり、第５図は第３図に示す従来の半導体装置の製造
フローを示す図である。 図において１は半導体基板、２はトランジスタ部、３は
下地絶縁膜、４はアルミ配線、５は最終保護膜、６はボ
ンディングワイヤ、７はモールド樹脂、８はモールド樹
脂中のフィラー、９はシリコンラダーポリマー膜、１０
はフォトレジスト膜、１１はポリイミド膜、１２はモー
ルド樹脂の応力、１３は最終保護膜のクラック、１４は
アルミ配線の機械的変形を示す。 なお図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）基板と前記基板に形成された複数個の素子と、前
   記素子以外の部分の前記基板上に形成された下地絶縁膜
   と、前記素子間を相互に接続するために前記絶縁膜上に
   形成されたアルミ配線と、前記配線を保護するために基
   板全面に形成された保護膜と、前記保護膜上に形成され
   た無機ポリマーのバッファコート膜とを備えることを特
   徴とする半導体装置。（２）前記無機ポリマーのバッフ
   ァコート膜が、ボンディングパッド開孔部以外のすべて
   の半導体基板表面を覆っていることを特徴とする、特許
   請求の範囲第１項記載の半導体装置。 （３）前記無機ポリマーのバッファコート膜と、最終保
   護膜を同時にエッチングすることにより、ボンディング
   パッド部を加工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項記載の半導体装置。 （４）前記無機ポリマー膜が、シリコンラダーポリマー
   膜であることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
   第３項のいずれかに記載の半導体装置。