CH661933A5 - Process for the preparation of a coating composition for the surface of a semiconductor component, this composition, and the use thereof for preventing surface breakdown - Google Patents

Process for the preparation of a coating composition for the surface of a semiconductor component, this composition, and the use thereof for preventing surface breakdown Download PDF

Info

Publication number
CH661933A5
CH661933A5 CH835779A CH835779A CH661933A5 CH 661933 A5 CH661933 A5 CH 661933A5 CH 835779 A CH835779 A CH 835779A CH 835779 A CH835779 A CH 835779A CH 661933 A5 CH661933 A5 CH 661933A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
coating
formula
diamine
organic
rutile
Prior art date
Application number
CH835779A
Other languages
German (de)
Inventor
Alexander John Yerman
Original Assignee
Gen Electric
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gen Electric filed Critical Gen Electric
Publication of CH661933A5 publication Critical patent/CH661933A5/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/46Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes silicones
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L79/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon only, not provided for in groups C08L61/00 - C08L77/00
    • C08L79/04Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08L79/08Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/10Block- or graft-copolymers containing polysiloxane sequences
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/002Inhomogeneous material in general
    • H01B3/006Other inhomogeneous material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/303Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups H01B3/38 or H01B3/302
    • H01B3/305Polyamides or polyesteramides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/303Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups H01B3/38 or H01B3/302
    • H01B3/306Polyimides or polyesterimides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293Organic, e.g. plastic
    • H01L23/295Organic, e.g. plastic containing a filler
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/12Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204Optical Diode
    • H01L2924/12044OLED

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Masse für die Beschichtung von Oberflächen von Halbleiterbauelementen zwecks Verhinderung eines Oberflächendurchbruchs, das Erzeugnis dieses Verfahrens sowie dessen Verwendung. The invention relates to a method for producing a composition for the coating of surfaces of semiconductor components for the purpose of preventing a surface breakthrough, the product of this method and its use.

Verfahren zur Bildung einer Beschichtung auf zumindest vorgewählten, freiliegenden bzw. exponierten Oberflächenbereichen von Halbleiterbauelementen mittels elektrisch isolierender Oxidmaterialien sind bekannt. Bei diesen Beschich-tungen handelt es sich um dünne Schichten, die gegenüber einem mechanischen Abrieb faktisch nicht beständig sind und für deren Bildung eine relativ teure Bearbeitungseinrichtung erforderlich ist. Fast in allen Fällen wird zum Schutz des anfanglichen gebildeten, elektrisch isolierenden Materials eine zweite, dickere Beschichtung aus einem schützenden Be-schichtungsmaterial vorgesehen. Man hat gefunden, dass Siliconfetten, -lacken, -kautschuken bzw. -gummis und -har-zen, die als Überzüge von schützendem Material eingesetzt werden, erwünschte physikalische Eigenschaften fehlen. Methods for forming a coating on at least preselected, exposed or exposed surface areas of semiconductor components using electrically insulating oxide materials are known. These coatings are thin layers which are in fact not resistant to mechanical abrasion and which require a relatively expensive processing device for their formation. In almost all cases, a second, thicker coating of a protective coating material is provided to protect the initially formed, electrically insulating material. It has been found that silicone greases, lacquers, rubbers or rubbers and resins, which are used as coatings of protective material, lack desired physical properties.

Aus der US-Patentschrift 3 615 913 ist die Verwendung einer auf freiliegenden bzw. exponierten Endabschnitten von zumindest einem P-N-Übergang angeordneten Beschichtung aus einem ausgehärteten, aus Polyimiden und Polyamid-Po-lyimiden ausgewählten, schützenden Beschichtungsmaterial bekannt, wobei die Beschichtung zur Passivierung dieser Endabschnitte dient. Diese Materialien zeigten zwar gute Abriebbeständigkeits-Eigenschaften, sie bedürfen jedoch aufgrund der Erfordernisse hinsichtlich der Passivierung des Halbleiterbauelements noch einer Verbesserung. US Pat. No. 3,615,913 discloses the use of a coating made of a cured, protective coating material selected from polyimides and polyamide polyimides, which coating is arranged on exposed or exposed end sections of at least one PN junction, the coating being used for passivating these End sections serves. Although these materials showed good abrasion resistance properties, they still need improvement because of the passivation requirements of the semiconductor device.

Aus der US-Patentschrift 3 615 913 ist ausserdem die Verwendung von Siliciumoxid, Glasfasern, Bornitrid, Aluminiumoxid, Quarz, Glimmer, Magnesiumoxid und reaktiviertem Polytetrafluoräthylen usw. zur Regulierung der Konsistenz des polymeren Materials, das auf die ausgewählten Oberflächenbereiche aufgebracht werden soll, bekannt. Zur Unterstützung einer bestimmten Oberflächenreinigungs-behandlung für Halbleitermaterialien ist auch Alizarin in verschiedene Beschichtungsmaterialien eingemischt. From US Pat. No. 3,615,913 the use of silicon oxide, glass fibers, boron nitride, aluminum oxide, quartz, mica, magnesium oxide and reactivated polytetrafluoroethylene etc. is also known for regulating the consistency of the polymeric material to be applied to the selected surface areas. To support a specific surface cleaning treatment for semiconductor materials, alizarin is also mixed into various coating materials.

Gegenwärtig werden zur Passivierung und Einkapselung bzw. Einschliessung von Halbleiterbauelementen, bei denen die Stabilität und eine lange Lebensdauer bzw. Haltbarkeit wichtige Gesichtspunkte sind, in weitem Umfang Oxid-/ Glas-Schichten angewandt. Wenn die glasartige Schicht jedoch nach der Metallisierung mit Aluminium aufgebracht werden muss, was in weitem Umfang erforderlich ist, wird die Auswahl an geeigneten Glassystemen dadurch in hohem Masse eingeengt, dass für die beim Aufbringen angewandte Temperatur maximal ~ 577 °C zulässig sind. Diese Beschränkung wird durch das Aluminium-Silicium-Eutekti-kum auferlegt und muss bei allen Bearbeitungsschritten, die auf die Aluminisierung des Siliciums folgen, genau beachtet werden. At present, oxide / glass layers are widely used for the passivation and encapsulation or encapsulation of semiconductor components, in which the stability and long life or durability are important considerations. However, if the glass-like layer has to be applied with aluminum after metallization, which is required to a large extent, the selection of suitable glass systems is narrowed to a large extent by allowing a maximum of ~ 577 ° C for the temperature used during application. This limitation is imposed by the aluminum-silicon eutectic and must be carefully observed in all processing steps that follow the aluminization of the silicon.

Zur Zeit werden verschiedene Verfahren zur Beschichtung mit Glas angewandt. Beispiele dafür sind die chemische Abscheidung aus der Dampf-bzw. Gasphase (CVD), das Aufbringen von Glasfritten bzw. Zusammensintern von Glas und das Aufspinnen bzw. Aufschleudern von glasbildenden Alkoholaten. Durch das letztgenannte Verfahren können nur sehr dünne Schichten mit einer Dicke in der Grössenord-nung von 200 nm gebildet werden, wobei diese Schichten aus Glasen bestehen, die zu einer Reaktivität neigen, die höher als erwünscht ist, weshalb sie zur Verpackung bzw. zum Einpacken nur von begrenztem Nutzen sind. Glasfritten werden in weitem Umfang zum Verpacken bzw. Einpacken, jedoch im allgemeinen nicht zur Passivierung von Oberflächen eingesetzt, was daran liegt, dass es schwierig ist, Glase zu formulieren, die in bezug auf ihre Ausdehnung bzw. ihren Ausdehnungskoeffizienten in ausreichendem Masse mit Silicium zusammenpassen und gleichzeitig geeignete Passivierungs-5 mittel und chemisch stabil sind. CVD-Verfahren erlauben eine grosse Auswahl der Zusammensetzung und die Erzielung einer ausreichenden Dicke und eines passenden Ausdehnungskoeffizienten usw., jedoch haben Schwierigkeiten in bezug auf die Regulierung bzw. Verhinderung der Verunrei-îonigung mit Natrium in CVD-Reaktionsbehältern die Erzielung von zufriedenstellenden Passivierungsschichten durch direkte Abscheidung auf als Basis dienendes Silicium schwierig gemacht. Dieses Verfahren ist daher im allgemeinen auf die Bildung von Überzügen auf Si02 und durch Metallisie-is ren erzeugten Schichten beschränkt. Various methods of coating with glass are currently used. Examples of this are chemical deposition from the steam or. Gas phase (CVD), the application of glass frits or sintering together of glass and the spinning or spin-on of glass-forming alcoholates. The latter method allows only very thin layers with a thickness of the order of 200 nm to be formed, these layers being composed of glasses which tend to be more reactive than desired, which is why they are used for packaging or packing are of limited use. Glass frits are widely used for packaging or packaging, but generally not for passivating surfaces, due to the fact that it is difficult to formulate glasses that are sufficiently compatible with silicon in terms of their expansion or expansion coefficient and at the same time suitable passivation agents and are chemically stable. CVD processes allow a wide selection of the composition and the achievement of a sufficient thickness and a suitable coefficient of expansion etc., however, difficulties regarding the regulation or prevention of the contamination with sodium in CVD reaction vessels have the achievement of satisfactory passivation layers by direct ones Deposition based on silicon made difficult. This process is therefore generally limited to the formation of coatings on SiO 2 and layers produced by metallization.

Es wird angenommen, dass durch keines dieser Verfahren in deren gegenwärtigem Entwicklungszustand ein verlässliches Verfahren zur Passivierung und/oder Einkapselung bzw. Einschliessung für grosse Thyristoren und andere Lei-2ostungs-Halbleiterbauelemente zur Verfügung gestellt werden kann. It is assumed that none of these methods in their current state of development can provide a reliable method for passivation and / or encapsulation or encapsulation for large thyristors and other conductive semiconductor components.

In neuerer Zeit wurde ein zur Passivierung dienendes Beschichtungsmaterial für die Beschichtung von elektronischen Bauelementen entwickelt. Das Material ist ein Copolymeri-25 sat, bei dem es sich um ein Reaktionsprodukt eines silicium-freien, organischen Diamins, eines organischen Tetracarbonsäuredianhydrids und eines Polysiloxans handelt. Dieses Material stellt gegenüber bekannten Materialien eine bedeutende Verbesserung dar; es zeigt eine bessere Haftung und 30 Koronabeständigkeit als zur Verfügung stehende Polyimid-und Polyamid-Imid-Beschichtungen. Im Hinblick auf die nützlichen Oberflächeneigenschaften eines solchen Materials ist die Verwendung dieses Materials zur Beschichtung von Hochspannungs-Halbleiterbauelementen wünschenswert. 35 Bei solchen Halbleiterbauelementen ist es erwünscht, dass die Oberflächenbeschichtung die hohen elektrischen Felder, die an der Oberfläche des Siliciums auftreten, aufwerte herabsetzt, die genügend niedrig sind, damit es zu keinem Ober-flächen-Überschlag oder zu keiner Korona in der umgeben-40 den Luft und zu keinem bedeutenden Oberflächen-Leck-strom kommt. Es ist schwierig, dies mit sehr dünnen Schichten polymerer Materialien zu erreichen. Das Auftragen von störungsfreien Beschichtungen in dicken Schichten ist zeitraubend und teuer. In recent times, a passivation coating material for the coating of electronic components has been developed. The material is a copolymer, which is a reaction product of a silicon-free, organic diamine, an organic tetracarboxylic acid dianhydride and a polysiloxane. This material represents a significant improvement over known materials; it shows better adhesion and 30 corona resistance than available polyimide and polyamide-imide coatings. In view of the useful surface properties of such a material, the use of this material for coating high-voltage semiconductor components is desirable. 35 With such semiconductor devices, it is desirable that the surface coating lowers the high electric fields that occur on the surface of the silicon, which are sufficiently low so that there is no surface flashover or corona in the surrounding area the air and no significant surface leakage current. It is difficult to do this with very thin layers of polymeric materials. Applying trouble-free coatings in thick layers is time-consuming and expensive.

45 Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für ein Beschichtungsmaterial zur Passivierung von Halbleiterbauelementen und ein solches Beschichtungsmaterial zu schaffen, in das zur Verbesserung seiner physikalischen und elektrischen Eigenschaften selektive Füllmaterialien einge-50 mischt sind, wodurch das Markieren mittels eines Lasers verbessert wird. The object of the invention is to provide a production method for a coating material for passivating semiconductor components and such a coating material, into which selective filler materials are mixed in order to improve its physical and electrical properties, whereby the marking by means of a laser is improved.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung einer Masse für die Beschichtung von Oberflächen von Halbleiterbauelementen zwecks Verhinderung eines Oberflächendurch-ssbruchs wird im Anspruch 1, das Erzeugnis des Verfahrens im Anspruch 6 und eine Verwendung dieses Erzeugnisses im Anspruch 7 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. The inventive method for producing a composition for the coating of surfaces of semiconductor components in order to prevent a surface breakdown is specified in claim 1, the product of the method in claim 6 and a use of this product in claim 7. Advantageous further developments result from the dependent claims.

Auf einem Halbleiterbauelement der im Anspruch 7 an-60 gegebenen Art stellt die aus der Beschichtungsmasse umgewandelte Polyimid-Schicht für den Oberflächenbereich, der mit ihr beschichtet ist, eine Passivierungs-Beschichtung und gegebenenfalls ein Mittel zur Einkapselung bzw. Einschliessung dar. On a semiconductor component of the type given in claim 7 to 60, the polyimide layer converted from the coating material for the surface area which is coated with it represents a passivation coating and, if appropriate, a means for encapsulation or inclusion.

65 Die Beschichtungsmasse, aus der die zur Passivierung des Halbleiterbauelements dienende Polyimid-Schicht umgewandelt wird, enthält einerseits die im Anspruch 1 angegebenen Struktureinheiten (I) und gegebenenfalls (II), beispielsweise 65 The coating composition from which the polyimide layer used for passivation of the semiconductor component is converted contains, on the one hand, the structural units (I) and optionally (II), for example

661 933 661 933

4 4th

in einer Gesamtzahl von 10 bis 10 000 oder mehr Struktureinheiten, gegebenenfalls in den im Anspruch 1 angegebenen Proportionen, andererseits mindestens ein zugemischtes, aus Rutil, Bariumtitanat und Bleizirkonat ausgewähltes Füllmaterial. Das Füllmaterial dient der Verbesserung der physikalischen sowie der elektrischen Eigenschaften des gebildeten Polyimid-Beschichtungsmaterials, insbesondere wird dessen Dielektrizitätskonstante durch das Füllmaterial auf einen hohen Wert eingestellt. in a total number of 10 to 10,000 or more structural units, optionally in the proportions specified in claim 1, on the other hand at least one admixed filler material selected from rutile, barium titanate and lead zirconate. The filler material serves to improve the physical and electrical properties of the polyimide coating material formed, in particular its dielectric constant is set to a high value by the filler material.

Die Fig. 1 und 2 sind Seitenrisse von Querschnitten von Halbleiterbauelementen, in denen die erfindungsgemässen, polymeren Materialien enthalten sind. 1 and 2 are side elevations of cross sections of semiconductor components in which the polymeric materials according to the invention are contained.

Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert. The invention is explained in more detail below.

Fig. 1 zeigt ein Halbleiterbauelement 10, in dem ein Körper 12 aus einem Halbleitermaterial enthalten ist. Der Körper 12 wird durch geeignete Verfahren, z.B. dadurch, dass man das Halbleitermaterial poliert und läppt, bis zwei einander gegenüberliegende Oberflächen 14 und 16 parallel sind, hergestellt. Der Körper 12 besteht aus einem geeigneten Halbleitermaterial wie z.B. Silicium, Siliciumcarbid, Germanium, Verbindungen von Elementen der Gruppe II und der Gruppe VI Verbindungen von Elementen der Gruppe III und der Gruppe V. 1 shows a semiconductor component 10 in which a body 12 made of a semiconductor material is contained. The body 12 is made by suitable methods, e.g. by polishing and lapping the semiconductor material until two opposite surfaces 14 and 16 are parallel. The body 12 is made of a suitable semiconductor material such as e.g. Silicon, silicon carbide, germanium, compounds of elements of group II and group VI compounds of elements of group III and group V.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird der Körper 12 nachstehend in beispielhafter Weise als ein Körper beschrieben, der aus einem Silicium-Halbleitermaterial mit fünf Leitfähigkeitsregionen und vier P-N-Übergängen besteht. Ein auf diese Weise aufgebautes Element 10 kann als Thyristor wirken. Der Körper 12 weist demnach Regionen 18 und 20 mit einer Leitfähigkeit vom P-Typ, Regionen 19 mit einer Leitfähigkeit vom P+-Typ und Regionen 22, 24 und 26 mit einer Leitfähigkeit vom N-Typ auf. Durch die aneinander angrenzenden Oberflächen der entsprechenden Paare von Regionen 18 und 22, 22 und 20, 20 und 24 und 20 und 26 von entgegengesetztem Leitfahigkeitstyp werden P-N-Übergänge 28, 30, 32 und 34 gebildet. In order to explain the invention in more detail, the body 12 is described below by way of example as a body which consists of a silicon semiconductor material with five conductivity regions and four P-N junctions. An element 10 constructed in this way can act as a thyristor. The body 12 accordingly has regions 18 and 20 with a conductivity of the P type, regions 19 with a conductivity of the P + type and regions 22, 24 and 26 with a conductivity of the N type. P-N junctions 28, 30, 32 and 34 are formed by the adjacent surfaces of the corresponding pairs of regions 18 and 22, 22 and 20, 20 and 24 and 20 and 26 of opposite conductivity type.

Ein Mittel zur Regulierung des elektrischen Oberflächenfeldes auf einem solchen Thyristor besteht darin, dass man die seitliche Oberfläche 36, nach der Befestigung des teilweise bearbeiteten Körpers 12 an einer grossflächigen Kontaktoder Trägerelektrode 38 mittels einer Schicht 40 aus einem elektrischen Lötmittel mit einem geeigneten, ohmschen Widerstand, profiliert. Elektrische Kontakte 42 und 44 werden an den entsprechenden Regionen 24 und 26 angebracht bzw. befestigt. Wie dargestellt ist, führt die Profilierung der Oberfläche 36 zu der bekannten Oberfläche mit «doppeltem Anschnitt». One means of regulating the surface electric field on such a thyristor is that the side surface 36, after the partially machined body 12 is fastened to a large-area contact or carrier electrode 38 by means of a layer 40 of an electrical solder with a suitable ohmic resistance, profiled. Electrical contacts 42 and 44 are attached to respective regions 24 and 26. As shown, the profiling of the surface 36 leads to the known surface with “double gate”.

Fig. 2 zeigt ein Halbleiterbauelement 50, bei dem zur Regulierung des elektrischen Oberflächenfeldes ein doppelter positiver Anschnitt ausgebildet ist. Alle Gegenstände, die mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet werden wie die Gegenstände in dem Halbleiterbauelement 10 von Fig. 1, gleichen den entsprechenden Gegenständen des Halbleiterbauelements 10 und wirken in der gleichen Weise. Das Halbsleiterbauelement 50 wirkt in der gezeigten Bauweise als Thyristor. FIG. 2 shows a semiconductor component 50 in which a double positive gate is formed to regulate the electrical surface field. All objects that are designated by the same reference numerals as the objects in the semiconductor component 10 of FIG. 1, correspond to the corresponding objects of the semiconductor component 10 and act in the same way. The semiconductor component 50 acts in the construction shown as a thyristor.

Unabhängig davon, welches Verfahren zur Regulierung des elektrischen Oberflächenfeldes angewandt wird, werden ausgewählte Endabschnitte von zumindest einigen der P-N-loÜbergänge an Oberflächenbereichen des Körpers 12 freigelegt, weshalb es notwendig ist, zum Schutz der freiliegenden Endabschnitte der P-N-Übergänge ein geeignetes Material aufzubringen. Regardless of which surface electrical field regulation method is used, selected end portions of at least some of the P-N-junctions are exposed on surface areas of body 12, which is why it is necessary to apply a suitable material to protect the exposed end portions of the P-N junctions.

Auf zumindest der Oberfläche 36 und dem freiliegenden 15 bzw. exponierten Endabschnitt von zumindest den P-N-Übergängen 28 und 30 wird eine Schicht 46 aus einem zur Einkapselung bzw. Einschliessung oder zum Schutz dienenden Beschichtungsmaterials angeordnet. Wünschenswerterweise haftet das Material der Schicht 46 sowohl an der Ober-2ofläche 36 als auch an dem Material der Schicht 44 und an der Kontakt- oder Trägerelektrode 38 an. Das Material der Schicht 46 muss passende bzw. angemessene dielektrische Eigenschaften haben und auch den erhöhten Temperaturen widerstehen können, die bei der Bearbeitung des Halbleiter-2sbauelements 10 auftreten. Ausserdem muss das Material der Schicht 46 dazu befähigt sein, im ausgehärteten Zustand eine klebende Verbindung zu der ausgewählten Oberfläche des Halbleiterbauelements 10 zur Verfügung zu stellen, und das Material der Schicht 46 sollte eine gute Abriebbeständigkeit 30 und auch eine Beständigkeit gegenüber den Chemikalien haben, die bei der Beendigung der Herstellung des Halbleiterbauelements 10 eingesetzt werden. On at least the surface 36 and the exposed 15 or exposed end section of at least the P-N junctions 28 and 30, a layer 46 of a coating material serving for encapsulation or confinement or for protection is arranged. Desirably, the material of the layer 46 adheres to both the top surface 36 and the material of the layer 44 and to the contact or carrier electrode 38. The material of the layer 46 must have suitable or appropriate dielectric properties and must also be able to withstand the elevated temperatures which occur during the processing of the semiconductor component 10. In addition, the material of layer 46 must be capable of providing an adhesive bond to the selected surface of semiconductor device 10 when cured, and the material of layer 46 should have good abrasion resistance 30 and also resistance to the chemicals that be used at the completion of the manufacture of the semiconductor device 10.

Die Schicht 46 kann gebildet werden, indem eine Lösung des Carboxylgruppen enhaltenden Polyamid-Vorläufers des 35 das Füllmaterial enthaltenden Polyimids in einem organischen Lösungsmittel aufgetragen wird. Layer 46 can be formed by applying a solution of the carboxyl group-containing polyamide precursor of 35 polyimide containing the filler in an organic solvent.

Beim Erhitzen wird das Lösungsmittel verdampft und das Material der Schicht 46 in situ auf der Oberfläche 36 und auf dem Endabschnitt von zumindest einem P-N-Übergang 4oimidisiert. Das Aufbringen des Materials erfolgt durch geeignete Verfahren, z.B. durch Versprühen bzw. Verstäuben, Spinnen bzw. Schleudern oder Bürsten usw. Der Körper 12 mit dem aufgebrachen, schützenden Beschichtungsmaterial wird dann zur Umwandlung des harzartigen, löslichen, poly-45meren Zwischenprodukts in ein ausgehärtetes, festes und in selektiver Weise unlösliches Material erhitzt. Upon heating, the solvent is evaporated and the material of layer 46 is 4oimidized in situ on surface 36 and on the end portion of at least one P-N junction. The material is applied by suitable methods, e.g. by spraying or dusting, spinning or spinning or brushing, etc. The body 12 with the applied, protective coating material is then heated to convert the resinous, soluble, polymeric intermediate into a cured, solid, and selectively insoluble material.

Beispiele für die Diaminosiloxane der Formel III, die bei der praktischen Durchführung der Erfindung eingesetzt werden können, sind Verbindungen mit den nachstehend angesogebenen Formeln: Examples of the diaminosiloxanes of the formula III which can be used in the practice of the invention are compounds having the formulas given below:

H2N_(CH2)r H2N_ (CH2) r

CH„ CH "

-Si_ -Si_

CH. CH.

h2n-<ch2)4 h2n- <ch2) 4

CH_ CH_

CH„ CH "

Ji o— li- Ji o— li

<ch2)4- <ch2) 4-

-NH, -NH,

CH_ CH_

CH_ CH_

661 933 661 933

C6H5 C6H5 C6H5 C6H5

I I . H2N (CH2)3—si —o—Si—(ch2>3 NH2 I I. H2N (CH2) 3 — si —o — Si— (ch2> 3 NH2

C6H5 C6H5 C6H5 C6H5

CH„ CH "

CH. CH.

CH- CH CH- CH

I I I I

Si—0 —Si Si — 0 —Si

NH, NH,

CH„ CH. CH "CH.

/< / <

CH_ 1 CH. CH_ 1 CH.

H2N—(CH2)3--li— 0 J_Ji (CH^ H2N— (CH2) 3 - li— 0 J_Ji (CH ^

NH, NH,

CH. CH.

I I.

H2N—(CH2)^ Si H2N— (CH2) ^ Si

CH. CH.

>i (CH2)- > i (CH2) -

-NH -NH

2 : 2:

C6H5 C6H5

C6H5 C6H5

CH^—CH^—CH3 CH2—CH —CH3 CH ^ —CH ^ —CH3 CH2 — CH —CH3

h2n —ch2ch(ch3) h2n —ch2ch (ch3)

Si- Si

CH. CH.

-sì—ch(ch3)ch2 nh2 -sì — ch (ch3) ch2 nh2

CH. CH.

Die Diamine mit der im Anspruch 1 angegebenen Formel IV sind bekannte und zum grossen Teil im Handel erhältliche Materialien. Typische Beispiele für solche Diamine, aus denen das Vorpolymerisat hergestellt werden kann, sind: M-Phenylendiamin; The diamines with the formula IV specified in claim 1 are known and for the most part commercially available materials. Typical examples of such diamines from which the prepolymer can be prepared are: M-phenylenediamine;

p-Phenylendiamin; p-phenylenediamine;

4,4'-Diaminodiphenylpropan; 4,4'-diaminodiphenylpropane;

4,4'-Diaminodiphenylmethan; 4,4'-diaminodiphenylmethane;

4,4'-Methylendianilin; 4,4'-methylenedianiline;

Benzidin; Benzidine;

4,4'-Diaminodiphenylsulfid; 4,4'-diaminodiphenyl sulfide;

4,4'-Diaminodiphenylsulfon; 4,4'-diaminodiphenyl sulfone;

4,4'-Diaminodiphenyläther; 4,4'-diaminodiphenyl ether;

1,5-Diaminonaphthalin; 1,5-diaminonaphthalene;

3,3'-Dimethylbenzidin; 3,3'-dimethylbenzidine;

3,3'-Dimethoxybenzidin; 3,3'-dimethoxybenzidine;

2,4-Bis(ß-amino-t-butyl)toluol; 2,4-bis (β-amino-t-butyl) toluene;

Bis(p-ß-amino-t-butylphenyl)äther; Bis (p-β-amino-t-butylphenyl) ether;

Bis(p-ß-methyl-o-aminopentyl)benzol; Bis (p-β-methyl-o-aminopentyl) benzene;

1,3-Diamino-4-isopropylbenzol; 1,3-diamino-4-isopropylbenzene;

1,2-Bis(3-aminopropoxy)äthan; 1,2-bis (3-aminopropoxy) ether;

m-Xylylendiamin; m-xylylenediamine;

p-Xylylendiamin; Bis(4-aminocyclohexyl)methan; 50 Decamethylendiamin; 3-Methylheptamethylendiamin; p-xylylenediamine; Bis (4-aminocyclohexyl) methane; 50 decamethylene diamine; 3-methylheptamethylene diamine;

4.4-Dimethylheptamethylendiamin; 4,4-dimethylheptamethylene diamine;

2.11-Dodecandiamin; 2,2-Dimethylpropylendiamin; 2.11-dodecanediamine; 2,2-dimethylpropylenediamine;

55 Octamethylendiamin; 3-Methoxyhexamethylendiamin; 55 octamethylenediamine; 3-methoxyhexamethylene diamine;

2.5-Dimethylhexamethylendiamin; 2,5-Dimethylheptamethylendiamin; 3-Methylheptamethylendiamin; 2,5-dimethylhexamethylene diamine; 2,5-dimethylheptamethylene diamine; 3-methylheptamethylene diamine;

60 5-Methylnonamethylendiamin; 1,4-Cyclohexandiamin; 60 5-methylnonamethylene diamine; 1,4-cyclohexanediamine;

1.12-Octadecandiamin; Bis(3-aminopropyl)sulfid; N-Methyl-bis(3-aminopropyl)amin; 1.12-octadecanediamine; Bis (3-aminopropyl) sulfide; N-methyl-bis (3-aminopropyl) amine;

65 Hexamethylendiamin; Heptamethylendiamin; Nonamethylendiamin und Mischungen davon. 65 hexamethylenediamine; Heptamethylene diamine; Nonamethylenediamine and mixtures thereof.

661933 661933

6 6

In den Tetracarbonsäuredianhydriden der Formel V ist R" eine Gruppe, die von einer mindestens 6 Kohlenstoffatome enthaltenden, durch benzoide Ungesättigtheit gekennzeichneten, aromatischen Gruppe herleitet ist oder eine solche aromatische Gruppe enthält, wobei jede der vier Carbo-nylgruppen des Dianhydrids an einem gesonderten Kohlenstoffatom in der vierwertigen Gruppe hängt und wobei die In the tetracarboxylic acid dianhydrides of the formula V, R "is a group which is derived from or contains an aromatic group which contains at least 6 carbon atoms and is characterized by benzoid unsaturation, or contains such an aromatic group, each of the four carbonyl groups of the dianhydride having a separate carbon atom in depends on the tetravalent group and where the

Carbonylgruppen paarweise so angeordnet sind, dass die Carbonylgruppen eines Paars jeweils an benachbarten oder höchstens um ein Kohlenstoffatom voneinander entfernten Kohlenstoffatomen der Gruppe R" hängen, so dass ein 5-5oder 6-gliedriger Ring mit der folgenden Struktur gebildet wird: Carbonyl groups are arranged in pairs so that the carbonyl groups of a pair each hang on adjacent or at most one carbon atom from the group R ", so that a 5-5 or 6-membered ring is formed with the following structure:

0 0 0 0 0 0

II II ^ I! II II ^ I!

C 0 C oder C C 0 C or C

_t i_ J _t i_ J

Beispiele für Dianhydride, die sich für die Anwendung im Rahmen der Erfindung eignen (Kurzbezeichnungen in Klammern) sind: Examples of dianhydrides which are suitable for use in the context of the invention (short names in brackets) are:

Pyromellitsäuredianhydrid (PMDA); Pyromellitic dianhydride (PMDA);

2,3,6,7-Naphthalintetracarbonsäuredianhydrid; 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic acid dianhydride;

3,3',4,4'-Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid; 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride;

1,2,5,6-Naphthalintetracarbonsäuredianhydrid; 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic acid dianhydride;

2,2'3,3'-Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid; 2,2'3,3'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride;

Bis(3,4-dicarboxyphenyl)sulfondianhydrid; Bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride;

2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)-phenyl]propandianhydrid; 2,2-bis [4- (3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl] propanedianhydride;

(BPA-Dianhydrid); (BPA dianhydride);

2,2-Bis[4-(2,3-dicarboxyphenoxy)-phenyl]propandianhydrid; Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid (BPDA); Perylen-l,2,7,8-tetracarbonsäuredianhydrid; Bis(3,4-dicarboxyphenyl)ätherdianhydridund Bis(3,4-dicarboxyphenyl)methandianhydrid. 2,2-bis [4- (2,3-dicarboxyphenoxy) phenyl] propanedianhydride; Benzophenonetetracarboxylic acid dianhydride (BPDA); Perylene-l, 2,7,8-tetracarboxylic dianhydride; Bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride and bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride.

Die Beimischung von anderen Anhydriden wie Trimellit-säureanhydrid zwecks Herstellung von Amid-Imid-Siloxan-Polymeren wird nicht ausgeschlossen. The admixture of other anhydrides such as trimellitic acid anhydride for the production of amide-imide-siloxane polymers is not excluded.

Das Beschichtungsmaterial enthält noch ein beigemischtes Füllmaterial, das aus Rutil, Bleizirkonat und Bariumtitanat ausgewählt wird. Das Füllmaterial verbessert die elektrischen Eigenschaften der zum Einschliessen oder zur Passivierung dienenden Polymermasse, indem es die Regulierung der Dielektrizitätskonstante des polymeren Materials unterstützt. The coating material also contains an admixed filler material, which is selected from rutile, lead zirconate and barium titanate. The filler material improves the electrical properties of the polymer mass used for confinement or passivation by supporting the regulation of the dielectric constant of the polymeric material.

Die Lösung des Vorläufers zur Bildung der Beschichtung 46 besteht aus dem Carboxylgruppen enthaltenden Polyamid in einem geeigneten Lösungsmittel (z.B. N-Methylpyrroli-don, N,N-Dimethylacetamid, N,N-Dimethylformamid usw.), wobei das Lösungsmittel allein oder zusammen mit Nicht-Lösungsmitteln eingesetzt wird und die Lösung 10 bis 40 Gew.-% Feststoffe und vorzugsweise 20 bis 40% Feststoffe enthält. Das Beschichtungsmaterial wird in einer Menge auf die Oberfläche 36 aufgebracht, die dazu ausreicht, The solution of the precursor to form coating 46 consists of the carboxyl group-containing polyamide in a suitable solvent (e.g., N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, etc.), the solvent alone or together with not Solvents are used and the solution contains 10 to 40 wt .-% solids and preferably 20 to 40% solids. The coating material is applied to the surface 36 in an amount sufficient to

dass eine Schicht 46 mit einer Dicke von 1 bis 100 (xm gebildet wird. that a layer 46 with a thickness of 1 to 100 (xm) is formed.

Die aufgebrachte Lösung des Vorläufers des Carboxylgruppen enthaltenden Polyamids, die auch das Füllmaterial enthält, wird in einem anfänglichen Erhitzungsschritt über eine ausreichende Zeit bei Temperaturen von etwa 75 bis 125 °C getrocknet, häufig unter Vakuum, um das Lösungsmittel zu entfernen. Das Polyamid mit Carboxylgruppen der Lösung des Polymervorläufers wird dann in das entsprechende Polyimid-Siloxan umgewandelt, indem man es zur Erzielung der gewünschten Umwandlung in die Polyimid-struktur über eine ausreichende Zeitdauer auf etwa 150 bis 300 °C erhitzt. The applied carboxyl group-containing polyamide precursor solution, which also contains the filler, is dried in an initial heating step for a sufficient time at temperatures of about 75 to 125 ° C, often under vacuum, to remove the solvent. The polyamide with carboxyl groups in the solution of the polymer precursor is then converted into the corresponding polyimide siloxane by heating it to about 150 to 300 ° C. for a sufficient period of time to achieve the desired conversion into the polyimide structure.

Nachstehend wird ein bevorzugter Umwandlungszyklus gezeigt: A preferred conversion cycle is shown below:

(a) 15 bis 30 min auf 135 °C bis 150 °C in trockenem (a) 15 to 30 min at 135 ° C to 150 ° C in dry

N2. N2.

0 0

c—c i % c — c i%

(b) 15 bis 60 min auf etwa 185 °C ± 10 °C in trockenem (b) 15 to 60 min at about 185 ° C ± 10 ° C in dry

N2. N2.

(c) 1 bis 3 h auf etwa 225 °C im Vakuum. (c) 1 to 3 hours at about 225 ° C in vacuo.

20 Andererseits wurde festgestellt, dass es möglich ist, die Schicht 46 in anderen Atmosphären, z.B. in Luft, zu bilden, um die gewerbliche bzw. industrielle Anwendung der Erfindung zu erleichtern. 20 On the other hand, it has been found that it is possible to use layer 46 in other atmospheres, e.g. in air, to facilitate the commercial or industrial application of the invention.

Eine geeignete Lösung eines Polymervorläufers wird gebildet, indem man Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid mit Methylendianilin und Bis(Y-aminopropyl)tetramethyldi-siloxan umsetzt. Die beiden letztgenannten Diaminmaterialien liegen in einem Molverhältnis von 85 :15 bis 55 :45 vor. Vorzugsweise liegt der Bereich des wünschenswerten Molver-30hältnisses der beiden Diaminmaterialien zwischen 75 :25 und 65 : 35, und noch mehr bevorzugt ist ein Molverhältnis von 70 : 30. Die Umsetzung der chemischen Bestandteile wird zur Begünstigung eines Polymers mit einem hohen Molekulargewicht bei einer Temperatur unter 50 °C unter Aufwendung von in geeigneter Weise gereinigten und getrockneten Materialien durchgeführt. A suitable solution of a polymer precursor is formed by reacting benzophenonetetracarboxylic acid dianhydride with methylene dianiline and bis (Y-aminopropyl) tetramethyldi-siloxane. The latter two diamine materials are in a molar ratio of 85:15 to 55:45. Preferably, the range of the desirable molar ratio of the two diamine materials is between 75:25 and 65:35, and even more preferred is a molar ratio of 70:30. The reaction of the chemical components is to favor a high molecular weight polymer at a temperature carried out below 50 ° C using appropriately cleaned and dried materials.

Zu dieser Lösung müssen die Füllstoffe hinzugegeben werden. The fillers must be added to this solution.

Das nach der Umwandlung erhaltene Polymer hat eine 40 Dielektrizitätskonstante in der Grössenordnung von etwa 3,7. Die Intensität des elektrischen Feldes in dem nicht mit einem Füllmaterial versehenen, polymeren Material beträgt, . wenn das polymere Material auf ausgewählte Oberflächenbereiche von Silicium, das eine Dielektrizitätskonstante mit 45 dem Wert 12 hat, aufgebracht wird, annähernd das 3fache der Intensität des Feldes im Silicium, wobei die Intensität des Feldes im Silicium beim Sperrichtungs-Durchschlag einen Wert von 1 x 105 bis 2 x 105 V/cm erreichen kann. Das Polyimid muss daher maximalen elektrischen Feldern in der so Grössenordnung von etwa 6 x 105V/cm(3 x 2 x 105V/ cm) widerstehen können. Wenn man die Dielektrizitätskonstante eines Films aus einem Polyimid-Silicon-Copolymer-material durch Einführung eines ausgewählten Füllmaterials in das Copolymermaterial erhöht, wird das elektrische Feld, 55 dem das Material widerstehen muss, herabgesetzt. Z.B. führt ein, mit Rutil (Dielektrizitätskonstante = 90) als Füllmaterial versehenes Material, das einen durchschnittlichen Wert der Dielektrizitätskonstante von etwa 12 hat, dazu, dass der ausgehärtete Film des Beschichtungsmaterials ein elektri-60 sches Feld von annähernd 2 x 105 V/cm hat, wenn das Füllmaterial in einer Menge von 10 Vol.-%, bezogen auf das Volumen der ausgehärteten Mischung, vorliegt. The polymer obtained after the conversion has a dielectric constant of the order of about 3.7. The intensity of the electric field in the polymeric material not provided with a filling material is. when the polymeric material is applied to selected surface areas of silicon that has a dielectric constant of 45, 12, approximately 3 times the intensity of the field in the silicon, the intensity of the field in the silicon at breakdown being 1 x 105 can reach up to 2 x 105 V / cm. The polyimide must therefore be able to withstand maximum electrical fields in the order of magnitude of approximately 6 x 105V / cm (3 x 2 x 105V / cm). If the dielectric constant of a film of a polyimide-silicone copolymer material is increased by introducing a selected filler material into the copolymer material, the electrical field that the material must withstand is reduced. E.g. leads a material provided with rutile (dielectric constant = 90) as filler material, which has an average value of the dielectric constant of approximately 12, to the fact that the hardened film of the coating material has an electric field of approximately 2 x 105 V / cm, if the filler is present in an amount of 10% by volume based on the volume of the cured mixture.

In dem mit einem Füllmaterial versehenen, durch Umwandlung erhaltenen Polymer hat der maximale Füllmate-65 rialgehalt einen Wert in der Grössenordnung von etwa 50 Vol.-%, daher kann bei der Verwendung von Rutil als Füllmaterial eine maximale Dielektrizitätskonstante von ~ 47 erzielt werden. In the polymer provided with a filler and obtained by conversion, the maximum filler material content has a value in the order of about 50% by volume, so a maximum dielectric constant of ~ 47 can be achieved when using rutile as filler material.

0 0 0 0

1' II 1 'II

-O Cr oder C -O Cr or C

/ /

Das maximale Gewichtsverhältnis, in dem das Füllmaterial zu den Lösungen des Polymervorläufers hinzugegeben wird oder diesen beigemischt ist, hängt sowohl von der Teil-chengrösse und der Gestalt des Füllmaterials als auch von der Dichte und vom Feststoffgehalt der Lösung des Polymers ab. Wenn eine kugelförmige Gestalt der Teilchen des nach dem Aushärten in einer kubischen Anordnung konfigurierten Rutils und ein hohlraumfreier Verbundstoff angenommen werden, gilt für das maximale Gewicht der Feststoffe, die zu der Lösung des Polymervorläufers in effektiver Weise hinzugegeben werden können: The maximum weight ratio in which the filler material is added to or mixed into the solutions of the polymer precursor depends both on the particle size and the shape of the filler material and on the density and solids content of the solution of the polymer. Assuming a spherical shape of the particles of the rutile configured in a cubic configuration after curing and a void-free composite, the maximum weight of solids that can be effectively added to the polymer precursor solution is:

W W

W W

ps ps

3.21 WF , ' ? 3.21 WF, '?

VII, VII,

max worin max where

Ws das Gewicht des festen Füllmaterials, Ws the weight of the solid filling material,

Wps das Gewicht der Lösung des Polymeren (Polymervorläufers) und Wps the weight of the solution of the polymer (polymer precursor) and

WFp der Gewichtsanteil der Polymeren in der Lösung des Polymervorläufers ist. WFp is the weight fraction of the polymers in the solution of the polymer precursor.

In der folgenden Tabelle werden z.B. einige typische Werte für Lösungen von Polymervorläufern angegeben, in denen Rutil als Füllmaterial enthalten ist: The following table shows e.g. some typical values for solutions of polymer precursors, in which rutile is contained as filler material:

WF WF

(Gew.-%) (% By weight)

10 25 40 50 10 25 40 50

(^) (^)

v (%r max. v (% r max.

IT 80 128 161 IT 80 128 161

Bei höheren Werten von (Ws/Wps) werden nach dem Aushärten keine hohlraumfreien Verbundstoffe erhalten. At higher values of (Ws / Wps) no void-free composites are obtained after curing.

Die Oberflächenladung an der Grenzfläche zwischen dem ausgehärteten Film des Beschichtungsmaterials und einem Siliciumelement ist in bestimmten Fällen ein Effekt der in dem Beschichtungsmaterial verteilten elektrischen Ladun7 661 933 The surface charge at the interface between the hardened film of the coating material and a silicon element is, in certain cases, an effect of the electrical charge distributed in the coating material

gen. In solchen Fällen hat eine höhere Dielektrizitätskonstante den zusätzlichen Vorteil, dass der Wert der effektiven Oberflächenladung vermindert wird. Dies ist wünschenswert bei den Halbleiter-P-N-Übergängen, bei denen sowohl die n-5 als auch die p-Regionen in geringem Masse dotiert sind, an denen eine Herabsetzung der Oberflächenladungsfaktoren auf ein Mindestmass zu einer maximalen Durchbruchsspannung und zu einem minimalen Sperr-Leckstrom führt. In such cases, a higher dielectric constant has the additional advantage that the value of the effective surface charge is reduced. This is desirable in the semiconductor PN junctions where both the n-5 and p regions are sparingly doped where the surface charge factors are minimized to a maximum breakdown voltage and a minimum reverse leakage current leads.

Erfindungsgemäss wurde festgestellt, dass Rutil, bei dem ioes sich um eine tetragonale und um die stabilste Form von Titandioxid handelt, ein dielektrisches Material ist, das ein ausgezeichnetes Füllmaterial darstellt. Rutil hat die äusserst wünschenswerte Eigenschaft einer hohen, in der Grössenordnung von 90 liegenden Dielektrizitätskonstante. Dieser Wert 15 für die Dielektrizitätskonstante liegt sehr günstig im Vergleich mit den Dielektrizitätskonstanten 12 für Silicium, 8,6 für «3 51-Glas» (eine Glaszusammensetzung der General Electric Company) und 3,8 für Siliciumdioxid. According to the invention, it was found that rutile, which is a tetragonal and the most stable form of titanium dioxide, is a dielectric material that is an excellent filler material. Rutile has the extremely desirable property of a high dielectric constant in the order of 90. This value 15 for the dielectric constant is very favorable in comparison with the dielectric constant 12 for silicon, 8.6 for “3 51 glass” (a glass composition from the General Electric Company) and 3.8 for silicon dioxide.

Der Leckstrom und die lawinenartige Vervielfachung in 2odielektrischen Materialien hängen im allgemeinen von der Intensität des elektrischen Feldes ab. Die Intensität des elektrischen Feldes ist der Dielektrizitätskonstante des Materials umgekehrt proportional. Durch eine höhere Dielektrizitätskonstante wird für eine gegebene angelegte Spannung eine 2sVerminderung des Feldes im Dielektrikum bewirkt. Das er-findungsgemässe Beschichtungsmaterial, in dem beigemischtes Rutil enthalten ist, kann demnach im Vergleich mit Be-schichtungsmaterialien ohne Füllmaterial höheren angelegten Spannungen widerstehen. Leakage current and avalanche multiplication in two-dielectric materials generally depend on the intensity of the electric field. The intensity of the electric field is inversely proportional to the dielectric constant of the material. A higher dielectric constant results in a 2s reduction in the field in the dielectric for a given applied voltage. The coating material according to the invention, in which added rutile is contained, can therefore withstand higher applied voltages in comparison with coating materials without filler material.

30 Andere geeignete Füllmaterialien sind Bariumtitanat und Bleizirkonat, die in der gleichen Weise wie Rutil wirken. Der Bereich der Mengen, in denen diese Füllmaterialien zu den harzartigen Feststoffen in einer Lösung des Polymervorläufers hinzugegeben werden, unterscheidet sich aufgrund un-35 terschiedlicher Dichten etwas von den in der Tabelle angegebenen Werten, dieser Bereich kann jedoch in der gleichen Weise berechnet werden. 30 Other suitable fillers are barium titanate and lead zirconate, which act in the same way as rutile. The range of amounts in which these fillers are added to the resinous solids in a solution of the polymer precursor differs somewhat from the values given in the table due to different densities, but this range can be calculated in the same way.

Durch die Zugabe der Füllmaterialien wird auch die Möglichkeit des Anreissens bzw. Markierens von mit den 40 vorstehend beschriebenen, polymeren Materialien beschichteten Siliciumscheiben bzw. -plättchen mittels eines Lasers verbessert, was einen zweiten Vorteil der Verwendung der gewünschten Füllmaterialien darstellt. The addition of the filling materials also improves the possibility of marking or marking silicon wafers or wafers coated with the 40 polymeric materials described above by means of a laser, which represents a second advantage of using the desired filling materials.

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

c c

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (8)

661933 661933 PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung einer Masse für die Be-schichtung von Halbleiterbauelementen zwecks Verhinderung eines Oberflächendurchbruchs, dadurch gekennzeichnet, dass diese Beschichtungsmasse (a) eine Lösung von PATENT CLAIMS 1. Method for producing a composition for the coating of semiconductor components in order to prevent a surface breakthrough, characterized in that this coating composition (a) is a solution of (aO einer Polyamidsäure, die ein polymeres Reaktionsprodukt eines diprimären organischen Diamins der Formel (AO a polyamic acid, which is a polymeric reaction product of a diprimeric organic diamine of the formula N - Q - N N - Q - N (IV), (IV), besteht, umwandelbar ist, oder von exists, is convertible, or of (a2) einer Polyamidsäure, die ein copolymeres Reaktionsprodukt eines Diamingemisches, das zu 85 bis 55 Mol-% aus einem diprimären organischen Diamin der unter (ai hievor s definierten Art und zu den restlichen 15 bis 45 Mol-% aus einem diprimären Siloxandiamin der Formel (a2) a polyamic acid which is a copolymeric reaction product of a diamine mixture which comprises 85 to 55 mol% of a diprimary organic diamine of the type defined under (ai hievor s) and the remaining 15 to 45 mol% of a diprimary siloxane diamine of the formula H H io \ N / H io \ N / H - R - R ( ( - Si - Si 0 - 0 - R' I R 'I Si i' Si i ' - R - R H H ( (HI), ( (HI), H H dessen zweiwertiger organischer Rest Q siliciumfrei ist, und eines organischen Tetracarbonsäuredianhydrids der Formel whose divalent organic radical Q is silicon-free, and an organic tetracarboxylic acid dianhydride of the formula <!> ti <!> ti 0 0 > > worin R" für einen vierwertigen organischen Rest steht, ist, und die in Polyimid, das im wesentlichen aus Einheiten der Formel where R "is a tetravalent organic radical, and that in polyimide, which consists essentially of units of the formula 15 15 worin R für einen zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest, R' für einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest und x für eine ganze Zahl von 1 bis 8 steht, besteht, und eines organischen Tetracarbonsäuredianhydrids der unter (a^ hievor definier-2o ten Art ist, und die in copolymeres Polyimid, das im wesentlichen aus Einheiten der Formel where R is a divalent hydrocarbon radical, R 'is a monovalent hydrocarbon radical and x is an integer from 1 to 8, and an organic tetracarboxylic acid dianhydride of the type defined under (a ^ above) and which is in copolymeric polyimide, essentially from units of the formula (V), (V), 25 II 25 II c. c. —N \ R' -NO' H H 30 o 30 o 0 0 /SN N:' / SN N: ' H H 0 0 N - Q N - Q (I) (I) — N - N Î 8 Î 8 N - Q - N - Q - « « 0 0 • S • p /c\ /c\ / c \ / c \ - N R" N - N R "N 8 » 8th " - R - - R - (I) (I) 35 und Einheiten der Formel 35 and units of the formula R1 I R1 I Si - 0 Si - 0 i' ' i '' 45 45 1 1 R' I R 'I Si I Si I R1 R1 - R - - R - (II) (II) in einem dem Molverhältnis der Diamine im vorgenannten Diamingemisch entsprechenden Molverhältnis besteht, umwandelbar ist, in in a molar ratio corresponding to the molar ratio of the diamines in the aforementioned diamine mixture, is convertible into (a3) einem organischen Lösungsmittel und (b) mindestens ein aus Rutil, Bariumtitanat und Bleizir-konat ausgewähltes Füllmaterial mit hoher Dielektrizitätskonstante enthält, und dass zu ihrer Herstellung das unter (b) hievor definierte Füllmaterial der unter (a) hievor definierten Lösung zugemischt und darin vollständig verteilt wird. (a3) an organic solvent and (b) at least one filler material selected from rutile, barium titanate and lead zirconate with a high dielectric constant, and that for their preparation the filler material defined under (b) above is mixed with the solution defined under (a) above and is completely distributed in it. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial Bariumtitanat ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the filling material is barium titanate. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial Bleizirkonat ist. 3. The method according to claim 1, characterized in that the filling material is lead zirconate. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial Rutil ist. 4. The method according to claim 1, characterized in that the filling material is rutile. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtsmenge des Rutils nicht grösser ist als 3,21 mal die Gewichtsmenge des Polymers in der im Anspruch 1 unter (a) definierten Lösung. 5. The method according to claim 4, characterized in that the amount by weight of the rutile is not greater than 3.21 times the amount by weight of the polymer in the solution defined in claim 1 under (a). 6. Erzeugnis des Verfahrens gemäss Anspruch 1. 6. Product of the method according to claim 1. 7. Verwendung des Erzeugnisses nach Anspruch 6 zur so Beschichtung eines Körpers aus Halbleitermaterial eines 7. Use of the product according to claim 6 for coating a body made of a semiconductor material Halbleiterbauelements, der mindestens ein Paar von Regionen von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp, einen zwischen jedem Paar von Regionen von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp angeordneten P-N-Übergang, der durch die anein-55 ander angrenzenden Oberflächen der Regionen, aus denen das Paar besteht, gebildet wird, und einen an einer Oberfläche des Körpers freigelegten Endabschnitt von zumindest einem P-N-Übergang aufweist, zwecks Verhinderung eines Oberflächendurchbruchs, dadurch gekennzeichnet, dass man 6o mindestens diejenige Oberfläche, an welcher der Endabschnitt von zumindest einem P-N-Übergang freigelegt ist, mit dem Erzeugnis nach Anspruch 6 beschichtet und anschliessend die Polyamidsäure in der Beschichtung in das entsprechende Polyimid umwandelt. A semiconductor device having at least a pair of regions of opposite conductivity type, a PN junction between each pair of regions of opposite conductivity type formed by the adjacent surfaces of the regions of which the pair is made, and one has a surface of the body exposed end portion of at least one PN junction, for the purpose of preventing a surface breakthrough, characterized in that at least that surface on which the end portion is exposed by at least one PN junction is coated with the product according to claim 6 and then converts the polyamic acid in the coating into the corresponding polyimide. 65 8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermaterial Silicium ist. 65 8. Use according to claim 7, characterized in that the semiconductor material is silicon. 3 3rd 661 933 661 933
CH835779A 1978-09-18 1979-09-14 Process for the preparation of a coating composition for the surface of a semiconductor component, this composition, and the use thereof for preventing surface breakdown CH661933A5 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US94333078A 1978-09-18 1978-09-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH661933A5 true CH661933A5 (en) 1987-08-31

Family

ID=25479469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH835779A CH661933A5 (en) 1978-09-18 1979-09-14 Process for the preparation of a coating composition for the surface of a semiconductor component, this composition, and the use thereof for preventing surface breakdown

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPS5835368B2 (en)
CH (1) CH661933A5 (en)
DE (1) DE2937519A1 (en)
NL (1) NL7906939A (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58152018A (en) * 1982-03-05 1983-09-09 Hitachi Chem Co Ltd Coating composition for protecting semiconductor device
US4690997A (en) * 1984-01-26 1987-09-01 General Electric Company Flame retardant wire coating compositions
JPS60245150A (en) * 1984-05-21 1985-12-04 Hitachi Ltd Semiconductor device
US4701511A (en) * 1984-10-19 1987-10-20 General Electric Company Method of making diglyme soluble siloxane-imide copolymers
US4586997A (en) * 1984-10-19 1986-05-06 General Electric Company Soluble silicone-imide copolymers
CA1299801C (en) * 1987-03-31 1992-04-28 Chung J. Lee Soluble polyimidesiloxanes and methods for their preparation and use
CN116285863B (en) * 2023-02-17 2024-01-23 深圳市聚芯源新材料技术有限公司 Composite engineering plastic with low dielectric constant and preparation method thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1246886B (en) * 1960-07-30 1967-08-10 Elektronik M B H Process for stabilizing and improving the blocking properties of semiconductor components
US3740305A (en) * 1971-10-01 1973-06-19 Gen Electric Composite materials bonded with siloxane containing polyimides
SE418432B (en) * 1975-12-11 1981-05-25 Gen Electric SET FOR TREATMENT OF A SELECTED AREA WITH A SEMICONDUCTOR
JPS5830745B2 (en) * 1977-05-06 1983-07-01 帝人株式会社 polyester resin composition
JPS5469067A (en) * 1977-11-14 1979-06-02 Teijin Ltd Polyester resin composition

Also Published As

Publication number Publication date
DE2937519A1 (en) 1980-03-27
JPS5835368B2 (en) 1983-08-02
JPS5555555A (en) 1980-04-23
NL7906939A (en) 1980-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4017340A (en) Semiconductor element having a polymeric protective coating and glass coating overlay
US4040874A (en) Semiconductor element having a polymeric protective coating and glass coating overlay
US4238528A (en) Polyimide coating process and material
DE3120279A1 (en) RESTRICTED SEMICONDUCTOR COMPONENT
DE2455357C3 (en) Semiconductor component and method for its manufacture
US4030948A (en) Polyimide containing silicones as protective coating on semiconductor device
US4051163A (en) Polyimide containing silicones
DE2537330A1 (en) Semiconductor device and process for its production
DE2739847C2 (en) Process for the selective etching of a layer of a high polymer material containing cured polyimide units
DE3346803A1 (en) SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE2044166A1 (en) Polyamic acid mixtures containing siloxane
CH661932A5 (en) Process for the preparation of a coating composition for semiconductor components, this composition, and the use thereof
DE2734697C2 (en)
CH661933A5 (en) Process for the preparation of a coating composition for the surface of a semiconductor component, this composition, and the use thereof for preventing surface breakdown
DE2634568C2 (en) Semiconductor component and method for its manufacture
DE2236812A1 (en) POLYAMIDIMIDE COMPOSITIONS
EP0899304B1 (en) Hydrophobic epoxy resin composition
DE2650019A1 (en) SYNTHETIC RESIN MIXTURES OF POLYAETHERAMIDIMIDE RESIN AND POLYEPOXIDE RESIN
US4331970A (en) Use of dispersed solids as fillers in polymeric materials to provide material for semiconductor junction passivation
DE2655803C2 (en) Method for treating a selected surface area of a semiconductor element
CH629335A5 (en) Semiconductor device with protective coating layer and process for producing said device
DE2656963A1 (en) SEMICONDUCTOR ELEMENT WITH PROTECTIVE COVER
EP0006509A1 (en) Process for the manufacturing of a passivating coating on electronic circuits and material for the coating
DE1589063A1 (en) Semiconductor component with a protective coating and process for its manufacture
DE2655725A1 (en) SEMICONDUCTOR ELEMENT WITH A PROTECTIVE COVER

Legal Events

Date Code Title Description
PL Patent ceased