DE2202337A1 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung und durch dieses Verfahren hergestellte Halbleiteranordnung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung und durch dieses Verfahren hergestellte Halbleiteranordnung

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DE2202337A1 DE19722202337 DE2202337A DE2202337A1 DE 2202337 A1 DE2202337 A1 DE 2202337A1 DE 19722202337 DE19722202337 DE 19722202337 DE 2202337 A DE2202337 A DE 2202337A DE 2202337 A1 DE2202337 A1 DE 2202337A1
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Description

GÜNTHER M. DAVID „..,.„
Anmelder: N.Y. l\.lU^ GLOSlLAMPENFABRiEKEN
Ai.tei PHN- 54I5
Anmeldung vom 1 18O1.72
Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung und duren dieses Verfahren hergestellte Halbleiteranordnung.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, bei dem eine Oberfläche eines Halbleiterkörpers und eine Oberfläche eines Substrats durch eine isolierende Haftschicht mechanisch miteinander verbunden werden, und be L dem zwischen To LJ.en 3 ine s Leitenden Musters auf der erwähnten Oberfläche des Ilalblei cerkürpers und Ie ilen eines leitenden Mu5iters auf der erwähnten Operfläche des Substrats eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt wird.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Halbleiteranordnung, wie einen Transistor, eine Diode oder eine integrierte Schaltung, die durch dieses Verfahren hergestellt ist. 209834/1028
- 2 - PHN'. 5^1 5.
Es ist bekannt, z.B. auf elektrolytischem Vege verstärkte Teile eines leitenden Musters auf einem Halbleiterkörper durch Löten mit Teilen eines leitenden Musters auf einem Substrat zu verbinden. Eine derartige elektrisch leitende Verbindung ist nicht immer genügend fest, was sich insbesondere äussert, wenn das Substrat biegsam ist und 7I.B. aus einer Kunststoffolie besteht. Ein biegsames Substrat erfährt bei der Hantierung oft Formänderungen, wodurch unzulässig hohe Spannungen in den elektrischen Verbindungen auftreten können und die Verbindungen zerbrechen.
Auch ist es möglich, dass bei Formänderung eines uiegsamen Substrats die leitenden Muster auf dem Halbleiterkörper und auf dem Substrat an unerwünschten Stellen rnitdinander in Berührung kommen.
Wie aus der niederländischen Patentanmeldung 69159^2 bekannt ist, kann ein Halbleiterkörper auf dem ein Leitendes Muster angebracht ist, mit einer isolierenden Leimschicht versehen werden, mit deren Hilfe der Halbleiterkörper auf oiner Kunststoffolie festgeleimt wird. Dann werden entsprechende Teile der leitenden Muster auf dem Halbleiterkörper und auf der Kunststoffoli.fi ml Leinander verbunden, wonach die Leimschicht ausgeh'Irtet wird.
Das in der vorerwähn ton Patentanmeldung beschrieben« /erfahren hat den Nachteil, dass auch auf die noch miteinander zu verbindenden Teile der leitenden Muster Leim gelangt, der von diesen Teilen dadurch entfernt werden muss, dass der Halbleiterkörper und das Substrat gegeneinander gedrückt werden. Eine derartige Entfernung kann unvollständig
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sein. Leimreste bewirken oft, insbesondere wenn entsprechend■ Teile tier leitenden Muster auf thermischem Wege miteinander verbunden worden, wobei Zersetzung diesel^ Reste auftreten kann, dass die hergestellten Verbindungen ungunstige elektrische und mechanische Eigenschaften aufweisen. Aussei'· dem ist on erwünscht, dass die isolierende Haftschicht eine passivierende Wirkung auf den H-U bleiterkörper ausübt.
Die Erfindung bezweckt u.a., den erwähnten \~acht«»,j wenigstens ,^rSsstenteil s zu vermeiden und eine passivierenü» und isolierende Haftschicht zu schaffen.
Ihr liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Haftverfahren für geeignete Haftmaterialien gefunden werden Gönner», bei denen die miteinander zu verbindenden Teile der leitenden Muster, die stets möglichst sauber sein müssen, niclH mil Leim oder Hei'traateriaJ überzogen werden.
Das eingangs orwSlinte Verfahren ist nach der Erfindung dadurch /»»»kennzeichnet, flap η zunächst die e1 »»ktri seil leitende Verbindung ?vi seien dem ilal n] eiterkörper und dem Substrat horgostoilt wird, won ich in de?) freiei. P mim srwisch&n den Halbleiterkörper und dem Snbsirnl »ine I -iflssJ pl< f-i f. aufgesaugt wird, dl ■ «lurch HSi 'iini' '■ <Ii« ie-ili'· · >· H'ifischicht unif;ewande11 virH,
Aul' diese WpIpc word^ ! '■·<-.< dom Vf>i fahi*»~n uac.h der Erfindung die miteinander .p \ .-. -'«Tid'n 1 "iJ e der leitenden Muster sauber gehalten.
Das Aufsaugen der Fill'·· i''' "it über eine 0*>]"fimng zwischen den' lln.l bleitorUHi per w r* '-i> "ul'M-7 nt ott- !,«1, dank der ρ·τ n^en Λ1 me - impf.v ιΐ^.τ* r}< '■'^'ιλχμχ^γ, f"n"oh T' rtt ' ' 1->» -
/ 0 9 8 ? Λ / 1 0 ? 8
BAD ORIGINAL
wirkung, Die Abmessung der Oeffnung zwischen dem Halbleiterkörper una dem Substrat wird vorzugsweise zwischen 1 /um und iOO/tun gewählt.
Das kapillare Aufsaugen der Flüssigkeit weist im Vergleich zu dem Herauspressen des überflüssigen Leimes nach dei.i bekannten Stand der Technik den zusätzlichen Vorteil auf, datf- bei dem Verfahren gemäss der Erfindung die Menge an überflüssigem und für die Haftung nicht brauchbarem Material auf ein Mindestmass beschränkt werden kann, weil die Flüssigkeit vorzugsweise örtlich mit der Oeffnung zwischen dem Halbleiterkörper und dem Substrat in Kontakt gebracht werden kann und trotzdem praktisch den ganzen freien Raum zwischen dem Halbleiterkörper und dem Substrat ausfüllen kann.
Bei der Wahl der Flüssigkeit ist es wichtig, dass sich beim Aushärten keine erheblichen Formänderungen, z.B. durch das Herausdampfen eines Lösungsmittels, ergeben, wodurch das Ausfüllen des freien Raumes zwischen dem Halbleiterkörper und dem Substrat und somit die mechanische Verbindung unvollständig wäre und ein elektrischer Kurzschluss zwischen den leitenden Mustern auftreten könnte.
Vorzugsweise wird in den freien Raum zwischen dem Halbleiterkörper und dem Substrat eine Flüssigkeit aufgesaugt, die eine organische Epoxydverbindung und ein Silan enthält, von dem mindestens ein Wasserstoffatom durch eine Aminoalkylgruppe und mindestens ein Wasserstoffatom durch eine -OR-Gruppo ersetzt ist, wobei O t= Sauerstoff und R = ein Kohlenwasserstoffradikal ist. Der günstige Effekt
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- 5 - PHX.5^15.
einer derartigen Flüssigkeit ist wahrscheinlich einerseits auf die Haftring eines solchen Silans an oxydisehen Oberflächen durch Reaktion der OR-Gruppe mit auf diesen Oberflächen vorhandenen Hydroxylgruppen und andererseits auf die Haftwirkung organischer Epoxidverbindungen auf z.B. aus einem hochmolekularen organischen Stoff bestehende Substrate sowie auf die Reaktion der Aminoverbindungen mit der Epoxydverbindung während der Aushärtung zurückzuführen. Jedenfalls weist eine die erwähnte Aminoverbindung enthaltende Haftschicht eine stark passivierende Wirkung auf, was von besonderer Bedeutung ist für diejenige Seite des Halbleiterkörpers, auf der sich das leitende Muster befindet und die dem Substrat zugewandt ist.
Vorzugsweise lässt man ein Aminoalkylsilan, in dem mindestens drei an Silicium gebundene Wasserstoffatome durch -OR-Gruppen ersetzt sind, bevor es mit der organischen Epoxydverbindung zusammengefügt wird, in Gegenwart von Wasser mit einem Silan reagieren, in dem mindestens ein Wasserstoff~ atom durch ein Kohlenwasserstoffradikal ersetzt ist und mindestens drei an Silicium gebundene Wasserstoffatome durch -OR-Gruppen ersetzt sind.
Bei dieser Reaktion bilden aich polymere Siloxane. Die polymeren Siloxanverbindungen ergeben zusammen mit der
, Epoxydverbindung eine besonders gut isolierende Haftschicht in dem freien Raum zwischen dem Halbleiterkörper und dem
< Substrat, während auch die Passivierung des Halbleiterkörpers ale ausgezeichnet zu betrachten ist.
Vorzugsweise wird für das Verhältnis zwischen der
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- β - PHN. 52H 5.
Anzahl Amlnoalkylsilanmoleküi^ und dar Anzahl iwnlonwassei■ stoi*fsilanmoleküle ein Wert von etwa 1 t 3 gewählt. Bei diesa.n Wert werden optimale fcigenschafttn der Haftachicht erhalten. Bei einer derartigen Zusammensetzung bestellt die Flüssigkeit zu etwa ^O Jew.^ aus dem poi/mersiditrten Silo:,;'« α.
Als Epoxydverbindung lasser, sich Übliche Verbindungen, wie der Diglycidyläeher vou '♦ ,■*8 -Dipui ty Loiprcpan-2 ,2 s , verwenden. Vorzugsweise wird eine biegs^.ne rolie ai.s Substrat gewählt»
Dio Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine
durch das erfindungsgemässe Verfahren hergestellte Halbleiteranordnung.
Die Erfindung wird nachstehend für ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Halbleiteranordnung in einer Stufe der Herstellung nach dem erfindungsgemässen Verfahren.
Eine derartige Stufe wird z.B. mit Hilfe üblicher Planartechniken erreicht, wobei durch Piofcoätz- und Diffusions.-vorgänge an die Halbleiteroberfläche 9 grenzende Gebiete entgegengesetzter Leitfähigkeit tstypeu l-i einem Halbleiterkörper 1 gebildet werden. Die Oberfläche 9 des Halbleiterkörpers 1 und die Oberfläche 10 eines Substrats 2 werden ebenfalls durch Photoätzvorgänge mit leitenden Mustern 3 bzw. k versehen. Die Oberfläche 9 des HalbLaiterkörpers 1 und die Oberfläche 10 des Substrats 2 werden durch eine isolierende Haftschicht 7 mechanisch miteinander verbunden, während zwischen hervorragenden Teilen 5 fies leitenden
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BAD ORfGJNAL
Muster© 3 aiii' der «j wiihii ι r-r* Ob«;rf 1 Hohe 9 des Halbleiter« körpers 1 und Teilen Ίο« ]<:ito'jden !'u^ter.-· ''+ auf der erwahnton ODerflSche Tu >ies Substrats »"2 exne elektrische leitende Verbindung, /,B, durrsJi Löten oder durch eine UltrasCiiaJ lbeharidlun;,, iiürgestoj 1 wira.
Wach der Lrj'indunfj uiru zunächst die elektrisch jeiCAiiiE Vcrr-induuß ;,wi srhbn u· .p PalbltiterkUrper 1 und dom Sucstxat. 2 her/*«? :.teJ It, wonacti ?,n <Jcn freien i-.aun zwiichßi; dem Ha] i-loi terkiirper and dem ':i;bsfcrat eine Flü&sxg keit dur"h Krtpil Jarw rrkrinß auj'gesaue* wird, die durch Aushärtung in di e isolierende Hai 1 schicht 7 umgewandelt wird,, Der Abstand z"i sehen den Obßri ISclifin 9 und 10 boträgt z.B. 20/um.
Vp7\«;t8rkt«i Teile kiSnnen sich auch oder ledigldch auf dem Substrat b>;1 luden und Können aus Seitenf! Rehen 8 des HaIbJ ei terkörpei-F hervorragen,
JJbs Substrat besteht z.JJ, aus einer Polyimid-KunststoTf o3 ic, die 7.B, mis <i-?m unter der Bezeichnung "Kapton" l· liuf 1J ch ei-na J ι 1 ichen T1att3'ia] hergestellt ist; sie kann al,or auch aus ninori 5 nrami ;-« hon Material, z.B. Aluminiun;o> yd , bor! iv.gii,
bea ri« · b' .·« L 'J ebenem V'priüliron wird die obere Flfiche 11 dt 3 Halb] «»jt«rkttrpfi? r.· 1 frr>i gelassen und kann mit einem ütroniloitei" Vf1I;selieii r>d('■■»■■ u'it einer g«?'?ipcn'iten WSrraeabf ihr verbündt:·'· worden,
Erwünscht! ni'aJ I.s wird dr <- leitende Muster ^ mit Stromleitf rn '^rsol)tiu, wodiirc1' t~ - i ob kut' M.ontage in tiapr Umlitillun/i: <;.,<--■. .mi pJt.nv r'riD'v'ai1" cini"t,
/ η 9 81 '■ /1'«;< π
BAD 0RK3INAL
- 8 - PHN.5^15.
Das Verfahren kann gegebenenfalls derart durch^e» i'iihi~x. werdon» dass mehr°re Halbleiterkörper mit einem lang" gestreckten Folienband verbunden werden und das Folienband in Teile mit einem oder mehreren Halbleiterkörpern geteilt wird.
Die erwähnte Flüssigkeit wird z.B. dadurch erhalcenv dass man ein Silan, in dem mindestens ein Iv'asserstoffatom dürrL (iine Amiiioalky !gruppe ersetzt ist und mindestens drei ar: Silicium gebundene Wasserstoffatcme durch -OR-Gruppen ersetzt sind, wobei O = Sauerstoff und R = ein Kohlenwasserstoff radikal ist, (z.B. n-Aminopropyltriäthoxymonosilan), in Gegenwart von Wasser mit einem Silan reagieren lässt, in dem mindestens ein Wasserstoffatom durch ein Kohlenwasserstoffradikal ersetzt ist und mindestens drei an Silicium gebundene Wasserstoffatome durch -OR-Gruppen ersetzt sind (z.B. Phönyltriathoxymonosilan). Das Molverhältnis zwischen dem Aminopropylsilan und dem Phenylsilan beträgt etwa 1 s
Die erwfihnte Reaktion zwischen zwei Silanen geht z.B. auf folgende Weise vor sich.
In ein Glasgefäsc- werden 22,1 g (O,1 g.mol) Y-Amiiiopropyltriathoxysilan und 72,3 L' (°i3 g.mol) Phenyltriäthoxysilan eingewogen. Dann worden 10 ml einer Lösung von Wasser in absolutem Aethanol (16,2 g Wasser zu 100 ml insgesamt) zugesetzt; diese 10 ml enthalten 0,09 g.mol H3O. Das Gefäss wird mit einem Schleifstuck verschlossen, das ein offenes Kapillar aufweist, wonach es ^ Stunden lang in einem Ofen bei 100° bis 1100C erhitzt wird. Das Gefäss wird einmal pro Viertelstunde geschwankt. Dann wird gekühlt, wonach
- 9 - PHN*. 5^1
wieder 0,09 g.mol H3O in alkoholischer Lösung zugesetzt und aufs neue k Stunden lang auf 100° bis 1100G erhitzt wird. Diese Behandlung, /ird no -h. zweimal wiederholt, mit dem Unterschied, dass das letzte Mal 8 Stunden lang auf 125* bis 1300C erhitzt wird« Das zugesetzte sowie das bei der Reaktion ausgelöste Äethanol verdampft Über das Kapillar, wobei praktisch keine Luft in das Kapillar eindringen kann» Dia letzten Äethanolspuren werden nach Ablauf der Reaktion aus dem Gefäss dadurch herausgetrieben, dass das Gefäss auf 130° bis 1500C erhitzt wird, während über eine gesonderte Zufuhr trockner Stickstoff über den Rückstand in dem Gefäss geführt wird. Der Rückstand in dem Gefäss sieht sinem dünnen OeI ähnlich und hat ein Gewicht von 67 his 67»5 g, was nahezu dem theoretisch auf Grund der zugesetzten Wasserlnenga und der erfolgten Reaktion zu Twartenden Gewicht entspricht. 399 K des Rück3tandem enthält 1 g.ab. an Stickstoff gebundenen Wasserstoff und ein Stickstoffatom weist zwei direkt- gebundene Wa^uerdL.ifuituae auf.
3 #39 6 des Rückstandes werden darin sorgfältig mit 2,2 g dos getrockne ton Dtglyy ilyiltthers von h ,h ' -Üiphenylolproprm-:; ,2 ' /j^uiLsoht, .Io3sei» .squivaLeutgewicht etwa 185 beträft, Dio reauL fc Lor iitidf) KLu3 algk si 1 wird in oirier verschlü:;...-nar. Po 1 / thiui TIa ; .ti« I ;> bis '30 Minuten Lang auf 5>0" bis 6ü'C erhitzt, um eine gewisse Vorpolymerisation zu erhalten. Während diesux- V^rerhitvunjf; steigt die Vifskoaität in Abhängigkeit von der Erhitzungstemperatur und -fjauer an, Dann wird ein sehr kleiner Tropfen der Flüssigkeit mit Hilfe einer MikrotropfrJ ^»tte neben dem Halbleiterkörper
209834/1028
BAD ORIGINAL
- 10 - PHN.5^*5.
auf das Substrat gebracht, nachdem zwischen dem Halbleiterkörper und dem Substrat die leitende Verbindung hergestellt ist. Der Halbleiterkörper und das Substrat sind beim Aufbringen des Tropfens auf 70° bis 80°C vorerhitzt. Sobald der Tropfen mit einem Rand des Malbleiterkörpers in Kontakt gebracht wird, kriecht es zwischen den Körper imd das Substrat,
Die Flüssigkeit geliert in 10 bis 15 Minuten bei 1250C zu einer nicht mehr kleberigen Masse, so ilasa danach das GefUge von Halblei teri.3rpoi und z.B. Kuns t £i tof f oliesubstrat aufgespult und weiter bei 1250C während 16 bis 2h Stunden ausgehärtet werden kann.
Bei Pas3ivieruntfsvorg£ngen hat sich herausgestellt, dass die Stromverstärkung und tier Leckstrom von Transistoren sich nur in geringem Mass« ändern, wenn die Halbleiteranordnung 5^0 St und ^u 1·ίγι& aiii ..-jsC und be L 95 '' relativer Feuchtigkeit gehalt.;ti win!..
Die Erfindung beschrankt sLoh riLcht auf Λλλ beschriebene Ausflihraafiahel^pieli Ka is L ζ, it. auf h mUglich, ätLCt der das Aminoalk/l <; L 1 tin und die Epo xydverbiiidimg enthaltenden Fiü jüigkai L oLue ila Acrylailau und ο in ·.; iityn:-nv uib ladung mit einsin Oauch I iu.u ι ;r,oc aui' pnroxydu. > ; I..» ent-Flüssigkeit hij.uj.α^Δί-ιι,
Auch kann tiebüit J-* tpotj riv ji bm-liiiw; -'" Hllrtiui·,.·1. ■ ■ , z.B. von» Anhydrid typ, /iiwerid·.·. ·.<; i'iiidun.
Im allgonialnuii wordait gtlnstl^,«, Fi^üi.u '.« erzielt-, wenn das Verhältnis ^tfischon l«i Anzahl V-Ar.ii t ι ,); .»py I t rL-athoxysilanmolekQle und der Anzahl PhenyItrifl Πιυχ>silaumolekUle zwischen 2 ι 1 und 1 t 5 gewählt uird.
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BAD 0RK3JNAL

Claims (1)

  1. - 11 - ph:;. 52H 5.
    PATENTANSPRÜCHE ι
    1.J Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, bei dem eine Oberfläche eines Halbleiterkörpers und eine Oberfläche eines Substrats durch eine isolierende Haftschicht mechanisch miteinander verbunden worden, und bei dem zwischen Teilen eines leitenden Musters auf der erwähnten Oberfläche des Halbleiterkörpers und Teilen eines leitenden Musters auf der erwähnten Oberfläche des Substrats eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Halbleiterkörper und dem Substrat hergestellt wird, wonach in den freien Raum zwischen dem Halbleiterkörper und dem Substrat eine Flüssigkeit aufgesaugt wird, die durch Aushärtung in die isolierende Haftschicht umgewandelt wird,
    2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessung der Oeffnung zwischen dem Halbleiterkörper und dem Substrat zwischen 1 ,um und 100/um gewählt wird,
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g«kennzeichnet , dass in den freien Raum zwischen dem Halbleiterkörper und dem Substrat eine Flüssigkeit aufgesaugt wird, die eine organische Epoxydverbindung und ein Silan enthält, in dem mindestens ein Wasserstoffpton» durch eine Aninoalkylgruppe und mindestens ein Wasserstoffatom durch eine -OR-Gruppe ersetzt ist, wobei 0 = Sauerstoff und R = ein Kohlexiwasserstoffradikal ist.
    *♦· Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet»
    2 09814/1078
    - 12 - PHN.5^15.
    dass man ein Aminoalkylsilan, in dem mindestens drei an Silicium gebundene Wasserstoffatome durch -OR-Gruppen ersetzt sind, bevor es mit der organischen Epoxydverbindung zusammengefügt wird, in Gegenwart von Wasser mit einem Silan reagieren lSsst, in dem mindestens ein Wasserstoffatorn durch ein Kohlenwasserstoffradikal ersetzt ist und mindestens drei an Silicium gebundene Wasserstoffatome durch -OR-Gruppen ersetzt sind·
    5· Verfahren nach Anspruch ht dadurch gekennzeichnet, dass,für das Verhältnis zwischen der Anzahl Aminoalkylsilanmoleküle und der Anzahl Kohlenwasserstoffsilanmoleküle ein Wert von etwa 1 t 3 gewShlt wird.
    6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrat eine biegsame Folie gewShlt wird.
    7· Halbleiteranordnung, die durch das Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche hergestellt ist.
    ? 0 9 8 34/1078
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