(57)【要約】  【課題】  表面保護膜にポリイミド樹脂やシリコン樹脂を使用することなく、封止用樹脂の硬化収縮時の応力を低減することができ、配線層の横ずれを確実に防止できる高信頼性の半導体素子を提供する。  【解決手段】  本発明の樹脂封止型半導体素子１は、集積回路の形成された半導体基板２上に酸化シリコンからなる下地絶縁膜３が形成され、その上に集積回路に接続するアルミニウムからなる配線層４が形成され、さらに配線層４上に窒化シリコンからなるカバー絶縁膜５が形成されている。さらに、カバー絶縁膜５の上には、各配線層４の間に位置するように、ストライプ状の金属膜６が形成され、その上にエポキシ樹脂からなる封止用樹脂７が形成されている。【選択図】  図１
2005108921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路が形成された半導体基板と、前記集積回路に接続するように形成された配線層と、前記配線層上に形成された表面保護膜を有し、全体が封止用樹脂で封止された樹脂封止型半導体素子において、前記表面保護膜が前記配線層の間に形成された金属膜で構成されていることを特徴とする樹脂封止型半導体素子。
【請求項２】
前記表面保護膜がアルミニウムからなる金属膜で構成されるとともに、前記配線層の間にストライプ状、ドット状、メッシュ状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の樹脂封止型半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂封止型半導体素子に関し、特に、半導体基板上に形成される配線層にかかる応力を低減し、信頼性を高めた樹脂封止型半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂封止型半導体素子は、半導体基板上に配線層、表面保護膜等が形成された半導体素子を外部から保護するために、素子のボンディングパッドとリードフレームのリードを金線などで結線した後、全体をエポキシ樹脂等により封止した構造を有し、例えば、特開平５−２０６３３５号公報に記載されている。図４（ａ）、（ｂ）は、従来の樹脂封止型半導体素子４１の断面図及び要部拡大断面図である。
【０００３】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、従来の樹脂封止型半導体素子４１は、内部に集積回路の形成された半導体基板４２と、半導体基板４２の上に形成された酸化シリコンからなる下地絶縁膜４３と、集積回路に接続されたアルミニウム等からなる配線層４４と、アルミニウム等からなる外部端子取出し電極であるボンディングパッド４５と、配線層４４を覆いボンディングパッド４５を開口するポリイミド樹脂やシリコン樹脂からなる表面保護膜４６により構成されている。
【０００４】
さらに、樹脂封止型半導体素子４１のボンディングパッド４５は、金線等のボンディングワイヤ４７によりリードフレーム４８と接続され、フィラー４９を含有したエポキシ等の樹脂からなる封止用樹脂５０で全体を封止され、外部から保護されている。
【０００５】
しかし、従来の樹脂封止型半導体素子４１は、封止用樹脂５０と表面保護膜４６の密着力が弱いために、封止用樹脂５０が硬化収縮する際に生じる内部応力により、封止用樹脂５０と表面保護膜４６の界面が剥離して、封止用樹脂５０や表面保護膜４６が割れたり、配線層４４が横ずれするという問題が発生していた。封止用樹脂５０や表面保護膜４６に割れが発生すると、その部分から容易に水分が侵入するため、配線層４４が腐蝕して抵抗値が上昇する。その結果、電気的特性が低下して樹脂封止型半導体素子４１の信頼性が大きく損なわれていた。
【０００６】
この問題を解決するために、上述した従来技術には、他の樹脂封止型半導体素子５１が提案されている。図５は、この樹脂封止型半導体素子５１の要部拡大断面図である。樹脂封止型半導体素子５１は、表面保護膜４６上に新たにＳＯＧ膜５２を塗布形成し、このＳＯＧ膜５２中にフィラー４９を分散固着した構造を有している。ＳＯＧ膜５２に固着されたフィラー４９は、封止の際に封止用樹脂５０に包み込まれるため、封止用樹脂５０と表面保護膜４６がフィラー４９を介して強固に接着され、密着力を向上させることができる。これにより、封止用樹脂５０の硬化収縮時の応力によって引き起こされる封止用樹脂５０や表面保護膜４６の割れ、配線層４４の腐蝕等の問題を解決し、樹脂封止型半導体素子５１の信頼性を高めようとするものである。
【特許文献１】特開平５−２０６３３５号公報（第２頁、０００２段落〜００４３段落、図４〜図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の樹脂封止型半導体素子５１には、以下のような問題があった。上述したように、封止用樹脂５０と表面保護膜４６との密着性を向上させることにより、封止用樹脂５０や表面保護膜４６の割れは防止できるが、封止用樹脂５０の応力が表面保護膜４６を通じて配線層４４に直接伝わるので、配線層４４の横ずれを防止することができない。配線層４４が横ずれするとオープンやショートになり、樹脂封止型半導体素子５１が動作しなくなるという致命的な問題を引き起こすことになる。
【０００８】
また、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂からなる表面保護膜４６やＳＯＧ膜５２は、塗布後の熱処理により溶媒や有機成分が蒸発する。この蒸発したガスが半導体基板４２表面のボンディングパッド４５に付着するとボンディングワイヤ４７とのボンディング強度が低下し、樹脂封止する際の応力により容易にボンディングワイヤ４７が剥離する。また、半導体基板４２裏面に付着すると裏面電極の半田濡れ性が低下し、封止樹脂型半導体素子５１の信頼性が大きく損なわれ、製品歩留りに多大な影響を与える。また、表面保護膜４６にポリイミド樹脂を使用する場合は、ポリイミド樹脂が高価であるので、材料のコストアップになるという問題もある。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するために考えられたもので、表面保護膜にポリイミド樹脂やシリコン樹脂を使用することなく、封止用樹脂の硬化収縮時の応力を低減することができ、配線層の横ずれを確実に防止できる高信頼性の樹脂封止型半導体素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の樹脂封止型半導体素子は、集積回路が形成された半導体基板と、前記集積回路に接続するように形成された配線層と、前記配線層上に形成された表面保護膜を有し、全体が封止用樹脂で封止された樹脂封止型半導体素子であって、前記表面保護膜が前記配線層の間に形成された金属膜で構成されていることを特徴とする。この構成によれば、封止用樹脂が硬化収縮する際に内部応力が発生しても、封止用樹脂と配線層の間に形成された金属膜が横移動して応力を吸収するので、配線層にかかる応力が大幅に低減される。また、金属膜は間隔を設けて形成されており、その間に封止用樹脂が入り込むので、両者の密着力も向上する。
【００１１】
また、請求項２記載の樹脂封止型半導体素子は、請求項１記載の樹脂封止型半導体素子であって、前記表面保護膜がアルミニウムからなる金属膜で構成されるとともに、前記配線層の間にストライプ状、ドット状、メッシュ状に形成されていることを特徴とする。この構成によれば、いずれの形状もパターニングが容易で、応力低減に大きな効果がある。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明の封止樹脂型半導体素子によれば、封止用樹脂と配線層の間に金属膜を形成するようにしたので、封止用樹脂の硬化収縮によって発生する内部応力を、金属膜が横移動することにより吸収できる。また、封止用樹脂と金属層の密着力も向上する。これにより、配線層が横ずれしてオープンやショートに至る問題を解決でき、信頼性の高い樹脂封止型半導体素子を得ることができる。
【００１３】
また、ポリイミド樹脂やシリコン樹脂を使用する必要がないので、熱処理時に発生する溶剤や有機ガスによるボンディング強度低下や半田濡れ性低下等の問題も解決できるとともに、材料コストも低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の樹脂封止型半導体素子１の平面図及びＡ―Ａ断面図である。
【００１５】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の樹脂封止型半導体素子１は、集積回路の形成された半導体基板２上に酸化シリコンからなる下地絶縁膜３が形成され、その上に集積回路に接続するアルミニウムからなる配線層４が形成され、配線層４を保護するために、配線層４の上に窒化シリコンからなるカバー絶縁膜５が形成されている。さらに、カバー絶縁膜５の上には、各配線層４の間に位置するように、ストライプ状のアルミニウムからなる金属膜６が形成され、全体がエポキシ樹脂からなる封止用樹脂７で封止されている。
【００１６】
次に、本発明の樹脂封止型半導体素子１の製造方法を図面を参照して説明する。図２（ａ）〜図２（ｅ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示している。
【００１７】
先ず、図２（ａ）に示すように、集積回路を形成した半導体基板２の上に、プラズマＣＶＤ法により酸化シリコンからなる下地絶縁膜３を形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、下地絶縁膜３の上にスパッタ法によりアルミニウムを堆積してパターニングし、配線層４を形成する。次に、図２（ｃ）に示すように、下地絶縁層３と配線層４の全面に、プラズマＣＶＤ法により酸化シリコンからなるカバー絶縁膜５を形成する。次に、図２（ｄ）に示すように、カバー絶縁膜５の上に、スパッタ法によりアルミニウムを堆積した後、各配線層４の間に位置するようにパターニングし、金属膜６を形成する。最後に、図２（ｅ）に示すように、エポキシ樹脂からなる封止用樹脂７で全体を封止し、樹脂封止型半導体素子１を得る。
【００１８】
本発明の樹脂封止型半導体素子１では、封止用樹脂７と配線層４の間に金属膜６が形成されているので、封止用樹脂７が硬化収縮する際に発生した内部応力は、先ず下部の金属膜６に伝わることになる。金属膜６は軟らかい材料で構成されているので、容易に横移動して封止用樹脂７の応力を吸収する。その結果、配線層４に伝わる応力が大幅に低減され、配線層４の横ずれを防止できる。また、金属膜６を蒸着法で形成すれば、金属膜中に酸素が入り多孔質になり膜の柔軟性が増すので、より大きな応力低減効果が得られる。
【００１９】
さらに、金属膜６は間隔を設けて形成されており、その間に封止用樹脂７が入り込む構造であるので、封止用樹脂７と金属膜６の密着力も大幅に向上する。これにより、封止用樹脂７や金属膜６の割れや剥離も防止できる。なお、この金属膜６は半導体基板２内に形成された集積回路と接続されておらず、素子の電気的特性に何ら影響を及ぼすことがない。
【００２０】
また、金属膜６の形状は、上述したストライプ状に限定されるものではなく、例えば、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ドット状の金属膜３１又はメッシュ状の金属膜３２を形成するようにしてもよい。いずれの形状もパターニングが容易で、横移動し易いので応力低減に効果がある。
【００２１】
なお、上述した実施例では、金属膜６、３１、３２にアルミニウムを使用したが、アルミニウム以外にタングステン、モリブデン、チタン、銅、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）等を使用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
封止用樹脂と配線層の間に金属膜を形成することによって、封止用樹脂の硬化収縮によって発生する内部応力を、金属膜が横移動して吸収できる。また、封止用樹脂と金属層の密着力も向上する。これにより、配線層が横ずれしてオープンやショートに至る問題を解決でき、信頼性の高い樹脂封止型半導体素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の樹脂封止型半導体素子の平面図及びＡ−Ａ断面図
【図２】本発明の樹脂封止型半導体素子の製造方法を説明する断面図
【図３】本発明の樹脂封止型半導体素子の金属膜のパターン例を示す平面図
【図４】従来の樹脂封止型半導体素子の断面図及び要部拡大断面図
【図５】従来の他の樹脂封止型半導体素子の要部拡大断面図
【符号の説明】
【００２４】
１  本発明の樹脂封止型半導体素子
２  半導体基板
３  下地絶縁膜
４  配線層
５  カバー絶縁膜
６  金属膜
７  封止用樹脂
３１  ドット状の金属膜
３２  メッシュ状の金属膜
４１  従来の樹脂封止型半導体素子
４２  半導体基板
４３  下地絶縁層
４４  配線層
４５  ボンディングパッド
４６  表面保護膜
４７  ボンディングワイヤ
４８  リードフレーム
４９  フィラー
５０  封止用樹脂
５１  従来の他の樹脂封止型半導体素子
５２  ＳＯＧ膜
【図１】
2005108921.tif 000003
【図２】
2005108921.tif 000004
【図３】
2005108921.tif 000005
【図４】
2005108921.tif 000006
【図５】
2005108921.tif 000007