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JPH0652732B2 - パツシベ−シヨン膜の形成方法 - Google Patents

パツシベ−シヨン膜の形成方法

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Publication number
JPH0652732B2
JPH0652732B2 JP60179010A JP17901085A JPH0652732B2 JP H0652732 B2 JPH0652732 B2 JP H0652732B2 JP 60179010 A JP60179010 A JP 60179010A JP 17901085 A JP17901085 A JP 17901085A JP H0652732 B2 JPH0652732 B2 JP H0652732B2
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JP
Japan
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passivation film
film
organic polymer
passivation
photosensitive organic
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JP60179010A
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勇 山本
二郎 福島
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to EP86107538A priority patent/EP0212098B1/en
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Priority to KR1019860004502A priority patent/KR900001656B1/ko
Publication of JPS6239018A publication Critical patent/JPS6239018A/ja
Priority to US07/467,325 priority patent/US5013689A/en
Priority to SG45494A priority patent/SG45494G/en
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体やＩＣ(Integrated Circuits)チップ表
面に形成された各種素子や回路を保護するパッシベーシ
ョン膜の形成方法に関するものであり、特に、ＬＳＩ(L
arge Scale Integrated Circuits)やＶＬＳＩ(Very Lar
ge Scale Integrated Circuits)，マイコン等の大規模
集積回路のチップのパッシベーション膜として著しくそ
の信頼性，生産性にすぐれたパッシベーション膜を形成
するための方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、半導体装置，特に樹脂モールド半導体装置におい
ては、半導体チップ表面に形成された各種素子や回路を
外部環境から保護する目的で、リンケイ酸ガラス（ＰＳ
Ｇ）やシリコーンナイトライド（Ｓｉ３Ｎ４）あるいは
これらを２層に積層した無機パッシベーション膜が使用
されていた。
以下この従来のパッシベーション膜の形成方法を第２図
を用いて説明する。この従来のパッシベーション膜の形
成方法では、まずウエハ製作段階におてい、ウエハ（半
導体基板）１表面に各種素子や回路を形成後、それらの
保護膜としてその上にＰＳＧやＳｉ３Ｎ４あるいはこれ
らを積層した薄膜である第１のパッシベーション層３を
スパッターリング法などを用いて形成しているが（第２
図(a)参照）、この場合被覆してはいけない、アルミ配
線の電極パッド部２なども被覆してしまうので、このよ
うな部分を開口させるために、次に該ウエハにフォトレ
ジスト５を塗布し、プリベーク後（第２図(b)参照）、
アライナに設置して位置決めし、レジストがポジ型の場
合は開口部に相当する部分に紫外線を照射露光して可溶
化する。次いでエッチング（蝕剤）液で開口部を覆って
いるレジストを溶解除去後（第２図(c)参照）、ドライ
プラズマエッチング処理によりＰＳＧやＳｉ３Ｎ４の薄
膜を除去し（第２図(d)参照）、最後に更に残っている
開口部以外のレジストをリンス液で溶解除去し（第２図
(e)参照）、無機パッシベーション膜を形成していた。
しかし、このようにして形成したパッシベーション膜も
微細に見れば、ピンボールや段差部でのミクロラックが
存在するなど、必ずしも完全な保護膜とは言えない。従
ってこの上にさらに第２のパッシベーション層である有
機薄膜６を塗布し信頼性を高めている訳であるが、ウエ
ハ製作段階で塗布（スピンコート）する場合はやはり電
極パッド部を開口する必要があるため、上記の無機パッ
シベーション膜形成と略同じ工程、すなわちポリイミド
（ＰＩ）やシリコーンあるいはエポキシワニスを塗布
（スピンコート）後、プリベーク（第２図(f)参照）
し、フォトレジスト７塗布（スピンコート），フォトレ
ジストのプリベークを実施し（第２図(g)参照）、アラ
イナへのセット，位置合わせを行ない紫外線照射露光
（フォトレジストがポジ型の場合は電極パッド部等の開
口部を露光する）して必要開口部のフォトレジストを可
溶化して除去する（第２図(h)参照）。次いで、エッチ
ング液及びリンス液で第２のパッシベーション層及びフ
ォトレジストを溶解除去するが（第２図(i)，(j)参
照）、このあと目的とするＰＩやシリコーン等の上層の
有機質パッシベーション膜をポストベークし、完全硬化
させて全体のパッシベーション膜の形成が完了する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のパッシベーション膜は以上のような方法で形成さ
れているが、微細に見るとピンホールや段差部にミクロ
クラックが存在すると共に、これらの無機薄膜は非常に
脆いため、アセンブリ工程での機械的ショックやモール
ド樹脂封止時のストレスなどによりクラックが入り易
く、信頼性低下の大きな原因の一つとなっていた。
また、これらの薄膜の上にＰＩやシリコーン，エポキ
シ，シリコーンラダーポリマー等の有機薄膜をスピンコ
ート，スクリーン印刷，ポッティング処理等で形成し、
その信頼性を高める方法は当然その信頼性にすぐれてい
る反面、非常に複雑で多くの処理工程を実施することが
必要となり、膨大な設備投資と著しい生産性の低下とを
招来すると共に、そのマテハン時にウエハやラップを損
傷したり、ゴミやホコリの付着や汚損等を生起し、やは
り信頼性や歩留り低下の一因となっていた。
本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、信頼性，生産性及びコストの面で著しくすぐ
れ、特にその信頼性は最近の超微細加工技術を用いたＬ
ＳＩやＶＬＳＩにも十分適用出来るパッシベーション膜
の形成方法を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係るパッシベーション膜の形成方法は、半導
体基板の、各種素子を含む回路が形成された表面上に第
１のパッシベーション膜及び感光性有機高分子膜を順次
形成した後、露光，現像によりパターニングした感光性
有機高分子膜をマスクとして上記第１のパッシベーショ
ン膜のパターニングを行う工程と、上記感光性有機高分
子膜にポストベーク処理を施してこれを第２のパッシベ
ーション膜とする工程とを含み、上記感光性有機高分子
膜として、感光性のエポキシ樹脂あるいはシリコーンラ
ダーポリマーを用いるものである。
〔作用〕
この発明においては、基板表面に形成した第１のパッシ
ベーション膜を、その上にパターニングした感光性有機
高分子膜をマスクとしてパターニングし、該感光性有機
高分子膜にポストベーク処理を施して、これを上記第１
のパッシベーション膜上に第２のパッシベーション膜と
して残すようにしたから、上記感光性有機高分子膜が強
固な皮膜となって、該感光性有機高分子膜を、上記第１
のパッシベーション膜のパターニング際に用いるマスク
層と、上記２層構造のパッシベーション膜を構成する上
側パッシベーション膜とに兼用できる。これにより２層
構造のパッシベーション膜の形成工程が合理化されてそ
の生産性が向上するとともに、上記パッシベーション膜
の信頼性も向上する。
また上記感光性有機高分子膜には、エポキシ樹脂あるい
はシリコンラダーポリマーを用いているため、上記感光
性樹脂の露光，現像の際のポストベーク処理温度が１０
０〜２００℃と低くなり、ポストベーク用の加熱源には
小型のものを用いることができ、さらにポストベーク処
理時の熱による回路素子の特性劣化を小さく抑えること
ができる。
また、上記感光性有機高分子膜にエポキシ樹脂を用いる
ことにより、該エポキシ樹脂が接着性に富むものである
ため、上層パッシベーション膜を、下層パッシベーショ
ン膜から剥がれにくく、信頼性が高いものとでき、また
上記感光性有機高分子膜にシリコーンラダーポリマーを
用いることにより、これが耐熱性に優れたものであるた
め、上層パッシベーション膜を熱に対する信頼性の高い
ものとできる。
〔実施例〕
本発明の実施例の説明に先立ち、まず本発明の概略を説
明すると、本発明は根本的には上述のような問題点を解
決し、信頼性の面においても前述の更に有機薄膜層で補
完する方式に比して何ら劣ることのない新規な方式を提
供するもので、基本的には前述のレジスト膜を除去せず
にそのままパッシベーション膜の一部として兼用させる
ことを特徴とし、従来方式の大きな欠点である生産性な
らびにウエハやラップの破損，汚損等による信頼性や歩
留りの低下をすべて解決すると共に、コストや設備投資
面についても著しくすぐれたパッシベーション膜の形成
方法を提供するものである。
以下、本発明の実施例方法について第１図を用いて説明
すると、まずウエハ製作段階において、ウエハ（半導体
基板）１表面に各種素子や回路を形成後、それらの保護
膜としてその上にＰＳＧやＳｉ３Ｎ４あるいはこれらを
積層した薄膜である第１のパッシベーション層３をスパ
ッターリング法などを用いて形成しているが（第１図
(a)参照）、この場合被覆してはいけない、アルミ配線
の電極パッド部２なども被覆してしまうので、このよう
な部分を開口させるために、次に該ウエハに感光性の第
２のパッシベーション層４を塗布し、プリベーク後（第
１図(b)参照）、アライナに設置して位置決めし、レジ
ストがポジ型の場合は開口部に相当する部分に紫外線を
照射露光して可溶化する。次いでエッチング（蝕剤）液
で開口部を覆っている第２のパッシベーション層を溶解
除去後（第１図(c)参照）、ドライプラズマエッチング
処理によりＰＳＧやＳｉ３Ｎ４の薄膜を除去する（第１
図(d)参照）。
尚、本発明においては、パターニングが可能で、さらに
耐熱性，耐湿性，機械的特性，純度あるいはウエハやチ
ップ及びモールド樹脂等との密着性にもすぐれた感光性
のエポキシ樹脂あるいはシリコンラダーポリマーが、上
記感光性有機高分子膜の材料として非常に好ましい。こ
れらはまたポットベーク時の処理温度も低く、この点に
おいても非常に好ましいものである。
次に本発明の実施例方法により得られるパッシベーショ
ン膜について表１を用いてさらに詳しく説明する。表１
は本実施例方法を用いて形成したパッシベーション膜と
従来のパッシベーション膜の耐湿性及びヒートサイクル
性を評価したものである。
実施例１では感光性のシリコーンラダーポリマーを用
い、本発明の形成方法の各工程（最終のポストベークま
で）を実施したＳｉ３Ｎ４の下層パッシベーション膜を
有する本発明のパッシベーション膜を６４Ｋ（Ｄ）ＲＡ
Ｍメモリーチップに適用し、樹脂モールド半導体装置を
製作した。この半導体装置を１２１℃，２気圧，１００
％ＲＨの条件のプレッシャー・クラッカー・テスト（Ｒ
ＣＴ）でその耐湿性，および−６５℃×３０分〜１５０
℃×３０分の条件下での耐ヒートサイクル性を評価し
た。
一方比較例１，２では、従来のフォトレジストを用いた
方式で、電極パッド部を開口したＳｉ３Ｎ４のみのパッ
シベーション膜を有する６４Ｋ（Ｄ）ＲＡＭメモリーチ
ップ（比較例１）及び該チップをリードフレームに搭載
しワイヤーボンディングをした後、シリコーン樹脂のポ
ッティング処理し、チップ上にさらにシリコーンの薄膜
（厚み約１０μｍｔ）を形成し、このチップ（比較例
２）を同じく樹脂モールドした半導体装置を製作し、実
施例と同様それらの耐湿性，耐ヒートサイクル性を評価
した。
表１の結果より、本発明方法により作成した半導体装置
はその耐湿性，耐ヒートサイクル性において著しくすぐ
れていると共に、生産工程の合理化により著しくその生
産性，コスト，納期，設備投資面ですぐれていることは
明白である。
このように本実施例では、基板１表面に形成した第１の
パッシベーション膜３を、その上にパターニングした感
光性有機高分子膜をマスクとしてパターニングし、該感
光性有機高分子膜にポストベーク処理を施して、これを
上記第１のパッシベーション膜３上に第２のパッシベー
ション膜４として残すようにしたので、上記感光性有機
高分子膜が強固な皮膜となって、該感光性有機高分子膜
を、上記第１のパッシベーション膜のパターニング際に
用いるマスク層と、上記２層構造のパッシベーション膜
を構成する上側パッシベーション膜とに兼用できる。こ
れにより２層構造のパッシベーション膜の形成工程が合
理化されてその生産性が向上するとともに、上記パッシ
ベーション膜の信頼性も向上する。
また、上記感光性有機高分子膜には、シリコンラダーポ
リマーを用いているため、上記感光性樹脂の露光，現像
の際のポストベーク処理温度が１００〜２００℃と低く
なり、ポストベーク用の加熱源には小型のものを用いる
ことができ、さらにポストベーク処理時の熱による回路
素子の特性劣化を小さく抑えることができる。
また、上記シリコーンラダーポリマーが耐熱性に優れた
ものであるため、上層パッシベーション膜を熱に対する
信頼性の高いものとできる。
尚、上記実施例では、感光性有機高分子膜として、シリ
コーンラダーポリマーを用いたが、上記感光性有機高分
子膜にはエポキシ樹脂を用いてもよく、この場合該エポ
キシ樹脂が接着性に富むものであるため、上層パッシベ
ーション膜を、下層パッシベーション膜から剥がれにく
く、信頼性が高いものとできる。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明に係るパッシベーション膜の形成
方法によれば、基板表面に形成した第１のパッシベーシ
ョン膜を、その上にパターニングした感光性有機高分子
膜をマスクとしてパターニングし、該感光性有機高分子
膜にポストベーク処理を施して、これを上記第１のパッ
シベーション膜上に第２のパッシベーション膜として残
すようにしたので、上記感光性有機高分子膜が強固な皮
膜となって、該感光性有機高分子膜を、上記第１のパッ
シベーション膜のパターニング際に用いるマスク層と、
上記２層構造のパッシベーション膜を構成する上側パッ
シベーション膜とに兼用できる。これにより２層構造の
パッシベーション膜の形成工程が合理化されてその生産
性が向上するとともに、上記パッシベーション膜の信頼
性も向上する効果がある。
また、上記感光性有機高分子膜には、エポキシ樹脂ある
いはシリコンラダーポリマーを用いているため、上記感
光性樹脂の露光，現像の際のポストベーク処理温度が１
００〜２００℃と低くなり、ポストベーク用の加熱源に
は小型のものを用いることができ、さらにポストベーク
処理時の熱による回路素子の特性劣化を小さく抑えるこ
とができるという効果もある。
さらに、上記感光性有機高分子膜にエポキシ樹脂を用い
ることにより、該エポキシ樹脂が接着性に富むものであ
るため、上層パッシベーション膜を、下層パッシベーシ
ョン膜から剥がれにくく、信頼性が高いものとでき、ま
た上記感光性有機高分子膜にシリコーンラダーポリマー
を用いることにより、これが耐熱性に優れたものである
ため、上層パッシベーション膜を熱に対する信頼性の高
いものとできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例によるパッシベーション膜の
形成方法を示すプロセスフロー図、第２図は従来のパッ
シベーション膜の形成方法を示すプロセスフロー図であ
る。 図において、１は半導体基板、２はアルミ配線、３は第
１のパッシベーション層、４は感光性の第２のパッシベ
ーション層、５はフォトレジスト層、６は第２のパッシ
ベーション層である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体基板の、各種素子を含む回路が形成
    された表面上に所定パターンの２層構造のパッシベーシ
    ョン膜を形成する方法において、 上記基板表面上に第１のパッシベーション膜を形成する
    工程と、 上記第１のパッシベーション膜上に感光性有機高分子膜
    を形成し、そのパターニングを行う工程と、 上記パターニングした感光性有機高分子膜をマスクとし
    て上記第１のパッシベーション膜をパターニングを行
    い、上記感光性有機高分子膜に必要に応じてポストベー
    ク処理を施してこれを第２のパッシベーション膜とする
    工程とを含み、 上記感光性有機高分子膜として、感光性のエポキシ樹脂
    あるいはシリコーンラダーポリマーを用いることを特徴
    とするパッシベーション膜の形成方法。
JP60179010A 1985-08-14 1985-08-14 パツシベ−シヨン膜の形成方法 Expired - Lifetime JPH0652732B2 (ja)

Priority Applications (6)

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