JPS62177950A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、樹脂封止型半導体装置に係り、特に耐α線に
強く、しかも高温高湿下においても、信頼性の高い動作
が可能な樹脂封止型半導体装置に関する。

〔発明の背景〕

メモリ用ＬＳＩなどに於いては、高密度高集積度化のす
う勢が著しく、１セル当りの電荷容量が益々小さくなっ
てきた。このため封止用材料（例えば、封止用樹脂組成
物中のフィシ）に微量含まれているウラン（ｕ）、トリ
ウム（Ｔｈ）から発生するα線エネルギーにより、セル
中の電荷容量の調節動作に不良を生ずる（ソフトエラー
）問題がある。

この対策としては、半導体素子及びリード線と封止材料
との間に、高純度のα線遮蔽材（例えば。

ポリイミドやシリコーンゲルなど）を設けることが行わ
れている。しかし、該α線遮材は、半導体素子との密着
性、接着性に劣り、吸湿率、透湿率も大きいことなど、
次に述べる素子上のＡＱ配線の腐食を防止する点では併
置がある。

すなわち、樹脂封止型の半導体装置では、樹脂とリード
線との隙間、あるいは樹脂と半導体素子との界面に隙間
が生じ、その間隙を通じて外部から水分が浸入し、素子
上の金属配線（ＡＱ）、ポンディングパッド部などが、
腐食し断線し易いためである。特に、前述したα線遮蔽
材は、従来素子表面との接着性に劣るために、半導体装
置の耐湿信頼性を低下させる大きな一つの要因ともなり
得る。

そこで、この対策として、素子表面のカップリング剤処
理、α線遮蔽用樹脂中へのカップリング剤の添加などが
提案されて、一部実施されている。

しかし、樹脂封止型半導体に於いて、耐ソフトエラ一対
策と耐湿信頼性の両立を図るには、従来方法では限界が
ある。なお、この種の装置として関連するものに、例え
ば特公昭６０−２１１９３号かある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、耐α線に強く、しかも高温高湿下にお
いても信頼性の高い動作が可能な樹脂封止型半導体装置
を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の要旨は、半導体素子及びリード線上に、少なく
ともフルオロアクリレート樹脂を含む樹脂組成物を被覆
してなる半導体装置である。

本発明において用いうる、フルオロ−アクリレート樹脂
としては、例えば次式 ％式％ で表わされるヌルオローアクリレート樹脂、式ＣＨδ ■ −（−ＣＨ２−Ｃ＋。

萱 Ｃ００ＣＨ２（ＣＦ２ＣＦ２）ＡＨ 　Ｈａ 　Ｈａ ■ −ｆ−ＣＨ２Ｃ＋− 暮 Ｃ００Ｃ（ＣＨＩ＋）２ＣＦ２　ＣＦ３Ｉで表わされる
フルオロ−メタアゲリレート樹脂などがある。

また、本発明において用いうる、ヘテロ環ポリマとして
は、ポリイミド、ポリベンズイミダゾール、ポリベンズ
チアゾール、ポリオキサジアゾール、ポリピラゾール、
ポリキノキサリン、ポリチアゾール、ポリテトラアゾピ
レン、ポリ−４−フェニル−１，２，４−トリアゾール
、ポリキナゾリンジオン、ポリベンゾオキザジソジオン
などがある。また、上記へテロ環ポリマの骨格中に、ア
ミド結合、エステル結合、エーテル結合、スルフィド結
合、スルホン結合、ウレタン結合、シロキサン結合など
を含むことも出来る。

上記のへテロ環ポリマの中でも、特に素子上への被覆特
性（フィルミング性）にすぐれたポリイミドが有効でポ
リイミドの中でも特に熱膨張率、吸湿率、透湿率などが
小さい、次式 〔式中、Ｒは有機あるいは又は無機結合を表わす。

また、又は無か、−〇−を表わす。〕で表わされるポリ
イミドが素子表面への応力が少なくなることから、ＡＱ
配線の腐食を抑制する上で好ましい。

また本発明において用いうる、カップリング剤としては
、エポキシシラン、アミノシラン、メルカプトシラン、
フルオロシラン、ビニルシランなど公知のシラン系カッ
プリング剤、アルミニウム、チタン、ジルコニウムなど
の金属アルコキサイドあるいはキレート系のジルコアル
ミネート系などの公知のカップリング剤、などがある。

本発明において用いることが出来る半導体封止用樹脂組
成物としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂
、メラミン樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、付加型ポリイ
ミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリパラビニルフェノール
樹脂、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ
プロピレンなどがある。

これらの中でも、エポキシ樹脂組成物は、封止用樹脂組
成物として特に有用である。

エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡのジ
グリシジルエーテル、ブタジエンジエボキサイド、３．
４−エポキシシクロヘキシルメチル（３，４−エポキシ
）シクロヘキサンカルボキシレート、ビニルシクロヘキ
サンジオキシド、４．４′−ジ（１，、２−エポキシエ
チル）ジフェニルエーテル、４．４．’　−（１，２−
エポキシエチル）ビフェニル、２．２−ビス（３，４−
エポキシシクロヘキシル）プロパン、レゾルシンのグリ
シジルエーテル、フロログルシンのジグリシジルエーテ
ル、メチル０ロログルシンのジグシジルエーテル、ビス
＝（２，３−エポキシシクロペンチル）エーテル、２−
　（３，４−エポキシ）シクロヘキサン−５，５−スピ
ロ（３，４−エポキシ）−シクロヘキサン−ｍ−ジオキ
サン、ビス−（３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘ
キシル）アジペート、Ｎ。

Ｎ’−ｍ−フェニレンビス（４，５−エポキシ−１，２
−シクロヘキサン）ジカルボキシイミドなどの２官能の
エポキシ化合物、 パラアミノフェノールのトリグリシジルエーテル、ポリ
アリルグリシジルエーテル、１，３．５−トリ（１，２
−エポキシエチル）ベンゼン、２．２’　、４．４’−
テトラグリシドキシベンゾフェノン、フェノールホルム
アルデヒドノボラックのポリグリシジルエーテル、グリ
セリンのトリグリシジルエーテル、トリメチロールプロ
パンのトリグリシジルエーテルなどの３官能以上のエポ
キシ化合物、 また、トリス（ヒドロキシフェニル）メタンベースの多
官能エポキシ化合物、ビスフェノールＡとポル１１アル
デヒドとのノボラックのポリグリシジルエーテル、など
がある。

上記エポキシ化合物は、用途、目的に応じて１種以上併
用して使用することも出来る。これらのエポキシ樹脂に
は硬化剤が併用される。それらは、垣内弘著：エボキシ
樹脂（昭和４５年９月発行）１０９〜１４９ページ、Ｌ
ｅｅ、Ｎａｖｊ、］、１ｅ著：ＥｐｏｘｙＲｅｓｉｎｓ
　　（Ｍｃ　Ｇｒａｗ−Ｈｊ、］、ｌ　Ｂｏｏｋ　Ｃｏ
ｍｐａｎｙ　Ｉｎｃ　ＮｅｗＷｏｒｋ、１９５７年発行
）６３〜１４１ページ、Ｐ、Ｅ。

Ｂｒｕｎｉｓ著：Ｅｐｏｘｙ　Ｒｅ５ｉｎｓ　Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｙ（ＩｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｓＰｕｂｌｉｓ
ｈｅｒｓ　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ、１９６８年発行）４５〜
１１１ページなどに記載の化合物であり１例えば脂肪族
ポリアミン、芳香族ポリアミン、第２および第３アミン
を含むアミン類、カルボン酸類、トリメリット酸トリグ
リセライド（リカレジＬ、ＴＭＩＡなど）を含む）カル
ボン酸無水物類、脂肪族および芳香族ポリアミドオリゴ
マーおよびポリマー類、三フッ化ホウ素−アミンコンプ
レックス類、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ウレア樹
脂、ウレタン樹脂などの合成樹脂初期縮合物類、その他
、ジシアンジミド、カルボン酸ヒドラジド、ポリアミノ
マレイミド類などがある。

上記硬化剤は、用途、目的に応じて１種以上使用するこ
とが出来る。

特に、ウニノールボラック樹脂は、硬化樹脂の金属イン
サートに対する密着性、成形時の作業性などの点から、
上記半導体封止用材料の硬化剤成分として、好適である
。

該樹脂組成物には、エポキシ化合物とノボラック型フェ
ノール樹脂の硬化反応を促進する効果が知られている公
知の触媒を使用することが出来る。

かかる触媒としては、例えば、トリエタノールアミン、
テトラメチルブタンジアミン、テトラメチルブタンジア
ミン、テトラメチルヘキサンジアミン、トリエチレンジ
アミン、ジメチルアニリンなどの三級アミン、ジメチル
アミノエタノール、ジメチルアミノペタノールなどのオ
キシアルキルアミンやトリス（ジメチルアミノメチル）
フェノール、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホ
リンなどのアミン類がある。

また、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド、セチ
ルトリメチルアンモニウムクロライド、ドデシルトリメ
チルアンモニウムアイオダイド、トリメチルドデシルア
ンモニアムクロライド、ベンジルジメチルテトラデシル
アンモニウムクロライド、ベンジルメチルパルミチルア
ンモニウムクロライド、アリルドデシルトリメチルアン
モニウムブロマイド、ベンジルジメチルステアリルアン
モニウムブロマイド、ステアリルトリメチルアンモニウ
ムクロライド、ベンジルジメチルテトラデシルアンモニ
ウムアセテートなどの第４級アンモニウム塩がある。

また、２−エチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダ
ゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−メチル−
４−エチルイミダゾール、１−ブチルイミダゾール、１
−プロピル−２−メチルイミダゾール、１−ベンジル−
２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−メチ
ルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイ
ミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾ
ール、１−アジン−２−メチルイミダゾール、１−アジ
ン−２−ウンデシルイミダゾールなどのイミダゾール類
、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボレート、テ
トラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、ト
リエチルアミンテトラフェニルボレート、Ｎ−メチルモ
ルホリンテトラフェニルボレート、２−エチル−４−メ
チルイミダゾールテトラフェニルボレート、２−エチル
−１，４−ジメチルイミダゾールテトラフェニルボレー
トなどのテトラフェニルボロン塩などがある。

本発明においては樹脂組成物に、目的として用途に応じ
て、各種の無機物質や添加剤を配合して用いることが出
来る。それらの具体例をあげればジルコン、シリカ、溶
融石英ガラス、アルミナ、水酸化アルミニウム、ガラス
、石英ガラス、ケイ酸カルシウム、石コウ、炭酸カルシ
ウム、マグネサイト、クレー、カオリン、タルク、鉄粉
、銅粉、マイカ、アスベスト、炭化珪素、窒化ホウ素、
二硫化モリブデン、鉛化合物、鉛酸化物、亜鉛華、チタ
ン白、カーボンブラックなどの充填剤、あるいは、高級
脂肪酸、ワックス類などの離型剤、エポキシシラン、ビ
ニルシラン、アミノシラン、ボラン系化合物、アルコキ
シチタネート系化合物、アルミニウムキレ−１−化合物
などのカップリング剤などである。さらに、アンチモン
、燐化合物、臭素や塩素を含む公知の離燃化剤を用いる
ことが出来る。

〔発明の実施例〕

実施例］−〜４ ５００　ｍ　Ｑの三角フラスコ中に、２Ｆ＋ＯｍＱのＮ
−メチルピロリドンを採り、次式 １式％ で表わされるフルオロアクリレート樹脂を第１表に記し
た所定配合量を加え、加熱撹拌して溶解し、４種類のフ
ルオロアクリレート樹脂溶液を作成した・ 次いで、これらのそれぞれの溶液に、ポリイミドとして
、ビフェニルテトラカルボン酸とＰ−フェンレンジアミ
ンとのアミド酸（イミド前駆体）クニスあるいはアルミ
ニウムキレートカップリング剤ＡＬＣＨ−ＴＲ（用研フ
ァインケミカル社製）をそれぞれ別個に所定量添加して
溶解させ被覆用組成物を得る。

次いで、２５６にビットＤ−ＲＡＭメモリ用ＬＳＩの素
子及びリードａ（ワイヤボンディング線を含む）上に、
上記被覆用組成物の溶液を滴下した。

その後、１００℃で１時間、２００℃で１時間、２５０
℃で３０分間加熱を続け、素子上に３０〜６０μｍの厚
さの被膜を得た。

次いで、少なくともフルオロアクリレート樹脂を含む組
成物で被覆された上記メモリ用ＬＳＩ素子は、下記のエ
ポキシ樹脂組成物でトランスファ成形（１８０℃、７０
ｋｇｆ／ａ＃、１．５分成形）により封止され、樹脂封
止型半導体装置を得た。それぞれ１００ケのＬＳＩにつ
いて耐湿信頼性を評価した。

なお、比較のためにフルオロアクリレート樹脂を含まな
い樹脂組成物を用いたものも比較例としく１３） て第１表に記載した。

第１表 封止用エポキシ樹脂組成物の作成 エポキシ樹脂として、Ｘ　Ｄ　−９０５３（トリス（ヒ
ドロキシフェニル）メタン型の多官能エポキシ化合物；
ダウ・ケミカル社製、エポキシ当量、２２ｏ）１００重
量部、硬化剤としてノボラック型フェノール樹脂（日立
化成社製、軟化点７８〜８３℃）５５重量部、触媒とし
てトリフェニルホスフィン２重量部、難燃化材として、
付加型ポリイミドコート赤リン３．７重量部、カップリ
ング剤として、エポキシシランＫＢＭ３０３（信越化学
社製）、充填材として、溶融石英ガラス粉４８０重量部
、離型剤として、ステアリン酸カルシウム１重量部とへ
キストワックスＥ２重量部、着色材としてカーボンブラ
ック（キャボット社製）２重量部を配合した。次いで、
７５〜８５℃の８インチ径の２本ロールで７分間加熱混
練した後、冷却し、粗粉砕して半導体封止用エポキシ樹
脂組成物を作成した。

その他の実施例 エポキシ樹脂トシテ、Ｘ　Ｄ　−９０５３，１００重量
部、硬化剤として、ポリーＰ−ヒドロキシスチレン（Ｍ
レジン、丸善石油社ｉｌｌり６０重量部、触媒として、
トリエチルアミンテトラフェニルボレート（ＴＥＡ−Ｋ
、北興化学社製）２．５重量部、難燃材として、二酸化
アンチモン２．０重量部と、付加型イミドコート赤リン
２．０重量部、カップリング剤として、ＫＢＭ３０３を
２．０重量部、充填材として、溶融石英ガラス粉４８０
重量部、離型剤として、ステアリン酸カルシウム１重量
部とヘキストワックスを２重量部、着色材として、カー
ボンブラック２重量部、添加剤として、次式６式％ で表わされるフルオロ−アクリレート樹脂、１０重量部
を配合した。

次いで、７５〜８５℃の８インチ径の２本ロールで７分
間加熱混練した後、冷却し粗粉砕して半導体封止樹脂組
成物を作成した。

次いで、２５６にビットＤ−ＲＡＭメモリ用ＬＳＩ、１
００ケを実施例１〜４と同じ条件でトランスファ成形に
より樹脂封止した。

得られた樹脂封止型半導体装置は、１２１℃、２気圧飽
和水蒸気中に、２５００時間放置した後も、ＡＱ配線の
腐食による断線故障は０％であった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、半導体素子及びリード線上に、少なくともフルオロ
   アクリレート樹脂を含む樹脂組成物を被覆してなること
   を特徴とする半導体装置。