DE2634568C2 - Halbleiterbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Halbleiterbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung

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DE2634568C2 DE19762634568 DE2634568A DE2634568C2 DE 2634568 C2 DE2634568 C2 DE 2634568C2 DE 19762634568 DE19762634568 DE 19762634568 DE 2634568 A DE2634568 A DE 2634568A DE 2634568 C2 DE2634568 C2 DE 2634568C2
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Description

—-Q—N
N-
(I)
und wiederkehrenden Struktureinheiten der Formel O O
C C
N XR" VN —R-I-Si-O-i-Si—R- \ / \ .
cc R,
R'
R'
(ID
zusammengesetzt ist, \vobei die Struktureinheit II in dem Copolymer in einer Menge von 5 bis 50 Mol-% vorhanden ist und wobei
R = zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest,
R' = einwertiger Kohlenwasserstoffrest,
R" = vierwertiger organischer Rest,
Q = zweiwertiger siliciumfreier organischer Rest eines organischen Diamins,
χ = gleich oder greßer 1 und
m und η = gleiche oder verschiedene ganze Zahlen von mehr als 1.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
* =1 bis 8 und
m und η = 10 bis 10 000.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Zwischenschicht (46) aus dem Copolymer im Bereich von 1 bis 100 am liegt.
4. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer als Reaktionsprodukt aus einem siliciumfreien organischen Diamin, einem organischen Tetracarbonsäuredianhydrid und einem Polysiloxandiamin gebildet wird.
5. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Copolymers ein Polyimid, das lediglich aus wiederkehrenden Struktureinheiten der Formel 1 zusammengesetzt ist, und ein Polyimid, das lediglich aus wiederkehrenden Struktureinheiten der Formel II zusammengesetzt ist, miteinander vermischt werden.
6. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer als Vorpolymerisat in einem geeigneten Lösungsmittel aufgebracht wird.
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterbauelements.
Aus der DE-OS 2128 039 ist ein Halbleiterbauelement der eingangs genannten Art bekannt, bei dem auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers eine Zwischenschicht und darauf eine Glasschicht aufgebracht ist, wobei die Zwischenschicht, die beispielsweise aus Siliciumdioxid oder Bleisilicat bestehen kann, eine Sperrschicht darstellt, die die Wanderung von Alkalimetallionen verhindert. Eine solche alkaliundurchlässige Sperrschicht unmittelbar auf dem Halbleiterkörpe hat sich jedoch in der Praxis als wenig vorteilhaft herausgestellt, weil bei
deren Bildung Verunreinigungen eingeführt werden können, die die Eigenschaften des Halbleiterbauelements beeinträchtigen.
Aus der US-PS 30 34 079 sind Halbleiterbauelemente bekannt, die in ein Kunststoffmaterial eingekapselt und dann innerhalb eines Glasrohrs angeordnet werden. Bei den aus der US-PS 30 34 079 bekannten Halbleiterbauelementen besteht keine physikalische Verbindung zwischen dem Kunststoffmaterial und dem Glasrohr. Als KunststofTmaterial wird Polyethylen erwähnt.
Aus der US-PS 37 40 305 sind Polyimid-Polysiloxan-Copolymere mit guten Hafteigenschaften bekannt, die sich beispielsweise als Klebstoff für Verbundstoffe aus beispielsweise Glasfasern eignen. An keint-r Stelle der US-PS 37 40 305 findet sich ein Hinweis darauf, dr.ß diese Copolymere als Schutzschicht für Halbleiterbauelemente in Betracht kommen könnten.
Es ist Aufgabe der Erfindung, für ein Halbleiterbauelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine Zwischenschicht aus einem Kunststoff anzugeben, der eine ausgezeichnete Passivierung des Halbleiterkörpers ermöglicht und sowohl eine gute Haftung an der Oberfläche des Halbleiterkörpers als auch an der auf die Zwischenschicht aufgebrachten Glasschicht zeigt und eine unmittelbare Bildung der Glasschicht durch eine mit hohen Temperaturen verbundene Gasphasenreaktion ermöglicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Zwischenschicht aus einem Copolymer mit der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Zusammensetzung besteht.
Zu den Vorteilen der Erfindung gehören eine beträchtliche Verringerung der Oberflächenladung durch die Anwendung der als Passivierungsfilm wirkenden Zwischenschicht, während gleichzeitig die Sperrfahigkeit der Glasschicht als der äußeren hermetischen Schicht beibehalten wird. Direkt auf die Siliciumoberfläche aufgebrachtes Glas führt Alkaliionen und insbesondere Natriumionen ein, die die Oberfläche des Halbleiterkörpers verunreinigen. Wegen des hohen elektrischen Feldes, das in der Nähe eines PN-Überganges vorhanden ist, bewegen sich die Ionen über die Oberfläche und verursachen Leckströme, die das Halbleiterbauelement schädigen. Außerdem verursachen die Gläser der Schutzschichten Oberflächenladungen. Diese Oberflächenladungen verändern die Gestalt der Verarmungsschicht nahe der Oberflächen, auf denen sie angeordnet sind, und ändern so das elektrische Oberflächenfeld, was zu einer Begünstigung des Spannungsdurchbruchs an der so beeinflußten Oberfläche der Halbleiterbauelemente führen kann. Im Gegensatz dazu ist die beanspruchte Zwischenschicht ladungsneutral.
Das Copolymer, aus dem die Zwischenschicht des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements gebildet ist, haftet an der Oberfläche des Halbleiterkörpers, zeigt eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit und kann für eine gewisse Zeit einem ausgewählten Temperaturwechsel bei erhöhter Temperatur widerstehen. Das Copolymer entwickelt während des Temperaturwechsels im wesentlichen kein Gas und zeigte eine vorteilhafte Glasumwandlungstemperatur.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Die Fig. 1 und 2 zeigen im Schnitt Seitenansichten von Halbleiterbauelementen.
Fig. 1 zeigt eine Halbleiterbauelement 10 mit einem Halbleiterkörper 12 aus einem Halbleitermaterial wie z. B. Silicium, Siliciumcarbid, Germanium oder Verbindungen von Elementen der Gruppe II mit Elementen der Gruppe VI des Periodensystems. Einander gegenüberliegende Oberflächen 14 und 16 des Halbleiterkörpers 12 werden beispielsweise durch Polieren und Läppen parallel gemacht. Der Halbleiterkörper 12 weist mindestens zwei Bereiche entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps auf, die zwischen sich PN-Übergänge einschließen, wobei die PN-Öbergänge durch die aneinanderstoßenden Oberflächen je eines Paares von Bereichen entgegengeseTzten Leitfähigkeitstyps gebildet werden. Der Endteil mindestens eines PN-Übergangs tritt an eine Oberfläche des Halbleiterkörpers 12 aus.
Im vorliegenden Fall wird der Halbleiterkörper 12 beispielsweise als ein aus Silicium bestehender Halbleiterkörper mit sechs Leitfähigkeitsbereichen und vier PN-Übergängen beschrieben. Ein solches Halbleiterbauelement 10 kann als Thyristor wirken. Der Halbleiterkörper 12 weist daher Bereiche 18 und 20 mit P-Leitfähigkeit, einen Bereich 19 mit P+-Leitfähigkeit und Dereiche 22,24 und 26 mit N-Leitfähigkeit auf. PN-Übergänge 28,30, 32 und 34 werden durch die aneinanderstoßenden Oberflächen der jeweiligen Paare von Bereichen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps 18 und 22, 22 und 20, 22 und 24 sowie 22 und 26 gebildet.
Das elektrische Oberflächenfeld auf einem solchen Thyristor kann gesteuert werden, indem die Seitenoberfläche 36 profiliert wird, nachdem der teilweise bearbeitete Halbleiterkörper 12 mittels einer Schicht 40 aus einem für eine ohrnsche Kontaktierung geeigneten Lötmittel an einem großflächigen Kontakt oder einer Stützelektrode 38 befestigt worden ist. Die elektrischen Kontakte 42 und 44 sind an den entsprechenden Bereichen 24 und 26 befestigt. Wie es in der F i g. gezeigt wird, führt die Profilierung der Oberfläche 36 zu der bekannten doppelt abgeschrägten Oberfläche.
Fig. 2 zeigt ein Halbleiterbauelement 50, das ein solches doppeltes positives abgeschrägtes Profil zuv Steuerung des elektrischen Oberflächenfeldes aufweist. Alle Teile, die in Fig. 1 und Fig. 2 die gleiche Bedeutung haben und auch in der gleichen Weise funktionieren, sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Das Halbleiterbauelement 50 arbeitet bei dem dargestellten Aufbau als Thyristor.
Unabhängig von dem zur Steuerung des elektrischen Oberflächenfeldes angewandten Verfahren treten ausgewählte Endteile mindestens einiger der PN-Übergänge an die Oberfläche des Halbleiterkörpers 12 aus und sind ungenützt. Es ist daher erforderlich, dort ein geeignetes Material aufzubringen, um die frei zugänglichen Endteile der PN-Übergänge zu schützen. Mindestens auf die Oberfläche 36 und auf den freiliegenden Endteil mindestens der PN-Übergänge 28 und 30 wird deshalb eine Zwischenschicht 46 aus einem schützenden Copolyj mer aufgebracht. Es ist erwünscht, daß das Copolymer, aus dem die Zwischenschicht 46 besteht, an der Ober-
fläche 36 ebenso gut anhaftet wie an dem Material des Kontakts 44 und der Kontakt- oder Stützelektrode 38. Das CoDolvmer der Zwischenschicht 46 muß auch für eine gewisse Zeit einer erhöhten Temperatur widerstehen
können, die notwendig ist, um auf die Zwischenschicht 46 beispielsweise durch chemische Gasphasenabscheidung eine Glasschicht 48 aufzubringen. Schließlich muß das Copolymer der Zwischenschicht 46 im gehärteten Zustand eine Bindung zu der aufgebrachten Glasschicht 48 eingehen. Ferner sollte das Copolymer der Zwischenschicht 46 eine gute Abriebfestigkeit zeigen sowie gegenüber chemischen Reagenzien, wie sie zur Herstellung des Halbleiterbauelements 10 verwendet werden, beständig sein. Des weiteren darf das Copolymer der Zwischenschicht 46 kein Gas abgeben, während die Glasschicht 48 aufgebracht wird. Schließlich sollte das Copolymer der Zwischenschicht 46 eine niedrige Glasumwandlungstemperatur haben, damit das Copolymer nicht dazu führt, daß in der Zwischenschicht 46 eine zu große mechanische Spannung zurückbleibt, die ein Abheben der Zwischenschicht 46 von der Oberfläche 36 hervorrufen könnte. Die Glasumwandlungstemperatur
ίο liegt geeigneterweise in dem Bereich von etwa 150 bis 3500C, wobei eine Glasumwandlungstemperatur von etwa 2000C bevorzugt wird.
Das schützende Copolymer wird zur Bildung der Zwischenschicht 46 als Vorpolymerisat in einem geeigneten Lösungsmittel auf die Oberfläche 36 aufgebracht. Das Lösungsmittel wird durch Erhitzen verdampft, und das Vorpolymerisat wird zur Bildung der Zwischenschicht 46 an Ort und Stelle auf der Oberfläche 36 und dem Endteil mindestens eines PN-Überganges polymerisiert. Das Copolymer der Zwischenschicht 46 wird vorzugsweise ais Lösung eines löslichen polymeren Zwischenprodukts auf den festgelegten Bereich der Oberfläche 36 des Halbleiterkörpers 12 beispielsweise durch Aufsprühen, Spinnen oder Streichen aufgebracht. Der Halbleiterkörper 12 mit der aufgebrachten Lösung wird dann erhitzt, um das harzartige, lösliche polymere Zwischenprodukt in das gehärtete, feste und selektiv unlösliche Copolymer umzuwandeln.
Bei dem Copolymer kann χ eine ganze Zahl von mindestens 1 bis Ϊ0 000 und vorzugsweise von 1 bis 8 sein, während m und η vorzugsweise gleiche oder verschiedene ganze Zahlen von 10 bis 10 000 sind.
Eine besondere Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung des Halbleiterbauelements, besteht darin das Copolymer ais Reaktionsprodukt aus einem siliciumfreien organischen Diamin, einem organischen Tetracarbonsäuredianhydrid und einem Polysiloxandiamin zu bilden, wobei ein Blockcopolymer erhalten wird. Das Blockcopolymer kann hergestellt werden, indem man geeignete molare Mengen einer Mischung, die ein Polysiloxandiamin der Formel:
R'
R'
R'
NH2-R- -Si—O-Si—R-NH2 (III)
χ R'
ein siüciumfreies organisches Diamin der Formel:
35
NH2-Q-NH2 (IV)
und ein Tetracarbonsäuredianhydrid der Formel:
OO
Il !!
c c
O R" O (V)
CC
O O
enthält, zur Reaktion bringt, worin R, R', R", Q und χ die vorstehend definierten Bedeutungen haben.
Eine -weitere Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung des Halbleiterbauelements besteht darin, zur Bildung des Copolymers eine Polyimid, das lediglich aus wiederkehrenden Struktureinheiten der Formel I zusammengesetzt ist, und ein Polyimid (bzw. Polyimid-Polysiloxan), das lediglich aus wiederkehrenden Struktureinheiten der Formel II zusammengesetzt ist, miteinander zu vermischen werden, wobei man das Polyimid der Formel II in einem solchen molaren Anteil verwendet, daß die Struktureinheiten Π in einer auf die gesamte molare Konzentration der Struktureinheiten Π und der Struktureinheiten I bezogenen Menge von 5 bis 50 Mol-% vorhanden sind. Auf diese Weise wird ein Copolymer mit vergleichbarer Wirksamkeit erhalten.
Das Copolymer, aus dem die Zwischenschicht besteht, ist im wesentlichen aus den Struktureinheiten der Formel I und II zusammengesetzt Das Vorpolymerisat, das erhalten wird, wenn das siliciumfreie organische Diamin, das organische Tetracarbonsäuredianhydrid und das Polysiloxandiamin zur Reaktion gebracht werden, hat zunächst eine polymere Säureamidstruktur mit Struktureinheiten der Formeln:
ο ο
η Il Il η
Q-Ν —G C-N-
R"
/ \
HOOC COOH
(VI)
R-
Si-O
R'
R'
_Si— R — Ν — C — R"- C— N-
ν R' HOOC COOH
(VII)
worin R, R', R", Q, χ, m und η die vorstehend definierten Bedeutungen haben. Beispiele für geeignete Polysiloxandiamine der Formel III sind Verbindungen der folgenden Formeln:
CH3 CH3
H2N-(CH2J3-Si—O —Si—(CH2)J-NH2 CH3 CH3
CH3 CH3
H2N-(CH2J4-Si-O-Si-(CHj)4-NH2 CH3 CH3 CiH5 CoH5
I I
H2N- (CH2J3- Si— O — Si—(CH2J3- NH2 C6H5 C6H5
CH3 CH3
H2N-(CH2J3-
CH3
CH3
CH3
Si-O —Si-(CH2J3-NH2
CH3
CH3 CH3
I I
H2N-(CH2J4-Si-O-Si-(CH2J4-NH2
I I
C6H5
20
25
CH2-CH2-CN CH2-CH2-CN
H2N-CH2CH(CH3J-Si O Si-CH(CH3)CH2-NH2
CH3 CH3
Die siliciumfreien organischen Diamine der Formel IV sind bekannt und größtenteils im Handel erhältlich. Typische Beispiele für silicumfreie organische Diamine, aus denen das Vorpolymerisat hergestellt werden kann.
35
40
45
50
55
60
65
m-Phenylendiamm; p-Phenylendiamin;
4,4'-Diaminodiphenylpropan;
4,4'-Diaminodiphenylmethan; - . 4,4'-Methylendiamin;
™ Bcnzidin;
4,4'-Diaminodiphenylsulfid;
4,4'-Diaminodiphenylsulfon; 4,4'-Diaminodiphenylether; 1,5-Diaminophthalen; 3,3'-Dimethylbenzidin;
3,3'-Dimethoxybenzidin; jj 2,4-Bis(/?-amino-t-butyl)toluol;
Bis-(p-j8-amino-6-butylphenyl)ether;
15 Bis(p-j3-methyl-o-aminopentyl)benzol;
l,3-Diamino-4-isopropylbenzol; l,2-Bis(3-aminopropoxy)ethan; m-Xylylendiamin;
p-Xylylendiamin;
Bis(4-aminocyclohexyl)methan; Decamethylendiamin; 3-Methylheptamethylendiamin; 4,4-Dimethylheptamethylendiamin; 2,11-Dodecandiamin; 2,2-Dimethylpropylendiamin; Octamethylendiamin; 3-Methoxyhexamethylendiamin; 2,5-Dimethylhexamethylendiamin; 2,5-Dimethylheptamethylendiamin; 3-Methylheptamethylendiamin; 5-Methylnonamethylendiamin; 1,4-Cyclohexandiamin; 1,12-Octadecandiamin; Bis-(3-aminopropyl)sulfid; N-Methyl-bis(3-aminopropyl)amin; Hexamethylendiamin; Heptamethylendiamin; Nonamethylendiamin; sowie deren Mischungen.
Die organischen Tetracarbonsäuredianhydride der Formel V enthalten einen vierwertigen organischen Rest R", der beispielsweise von einer benzoiden Struktur aufweisenden, aromatischen Gruppe mit mindestens sechs Kohlenstoffatomen abgeleitet ist oder eine solche aromatische Gruppe enthält, wobei jede der vier Carbonylgruppen des Dianhydrids an ein anderes Kohlenstoffatom des vierwertigen Restes R" gebunden ist und die vier Carbonylgruppen in zwei Paaren angeordnet sind, wobei die Carbonylgruppen in jedem Paar an benachbarte oder höchstens durch ein Kohlenstoffatom voneinander getrennte Kohlenstoffatome des vierwertigen Restes R" gebunden sind, wobei 5- oder ogliedrige Ringe der folgenden Struktur gebildet werden:
OOOO OO
*> Il Il Il Il Il Il
C —O —C C —O —C oder C—O—C
-A L A—i- UA
/ I ^v
Beispiele für geeignete Tetracarbonsäuredianhydride sind:
Pyromellitsäuredianhydrid, 2,3,6,7-Naphthalintetracarbonsäuredianhydrid, 3,3',4,4'-DiphenyItetracarbonsäuredianhydrid, 1,2,5,6-Naphthalintetracarbonsäuredianhydrid, 2,2',3,3'-Diphenyltetracarbonsäuredianhydrid, 2,2-Bis(3,4-dicarboxyphenyl)propandianhydrid, Bis(3,4-dicarboxyphenyl)sulfondianhydrid, 2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)-phenyl]propandianhydrid, 2,2-Bis[4-(2,3-dicarboxyphenoxy)-phenyl]propandianhydrid, Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid,
Perylen-l^J.S-tetracarbonsäuredianhydrid,
Bis(3,4-dicarboxyphenyl)etherdianhydrid und
Bis(3,4-dicarboxyphenyl)methandianhydrid sowie
aliphatische Anhydride wie Cyclopentantetracarbonsäuredianhydrid,
Cyclohexantetracarbonsäuredianhydrid und Butantetracarbonsäuredianhydrid.
Das Blockpolymer oder die Mischung von Polyimiden kann in einem geeigneten Lösungsmittel wie z. 13. N-Methylpyrrolidon, Ν,Ν-Dimethylacetamid oder Ν,Ν-DimethyllOrmamid, beispielsweise durch Eintauchen, Besprühen, Bestreichen oder Bespinnen auf den Halbleiterkörper aufgebracht werden. Das Blockcopolymer oder die Mischung von Polyimiden kann nach dem Aufbringen auf den Halbleiterkörper zunächst für eine ausreichende Zeit bei Temperaturen von etwa 75 bis 125°C getrocknet werden, und zwar häufig unter Vakuum, um das Lösungsmittel zu entfernen. Das erhaltene polymere Säureamid wird dann durch Erhitzen auf Temperaturen von etwa 150 bis ^000C, das für eine ausreichende Zeit durchgeführt wird, in das entsprechende Copolymer, ein Polyimid-Siloxan, umgewandelt und dadurch gehärtet.
Ein bevorzugter Härtungszyklus für die Herstellung der Zwischenschicht ist der folgende:
(a) 15 bis 30 min von 135°C bis 1500C in trockenem Stickstoff,
(b) 15 bis 60 min bei etwa 1850C ± 100C in trocknem Stickstoff und
(c) 1 bis 3 h bei etwa 225°C im Vakuum.
Andererseits ist jedoch festgestellt worden, daß zur Herstellung der Zwischenschicht im industriellen Maßs''b eine Härtung in einer anderen Atmosphäre, beispielsweise in Luft, durchgeführt werden kann.
Das zur Bildung des Copolymers dienende Material wird auf die Oberfläche 36 in einer Menge aufgebracht, die ausreicht, um eine Zwischenschicht 46 mit einer Dicke von 1 bis 100 μΐη herzustellen. Die minimale Dicke der Zwischenschicht wird durch das Erfordernis bestimmt, daß das gehärtete Copolymer ein Hindurchdringen der Glasschicht 48 durch die Zwischenschicht 46 zu dem die Oberfläche 36 bildenden Halbleitermaterial wie z. 3. Silicium verhindern muß.
Auf die Zwischenschicht wird mindestens eine Glasschicht aufgebracht. Das Copolymer, aus dem die Zwischenschicht besteht, weist eine gute Haftung an der Glasschicht auf. Der Wärmedehnungskoeffizient der Glasschicht sollte gut an den Wärmeausdehnungskoeffizienten des den Halbleiterkörper bildenden Halbleitermaterials angepaßt sein. Auf die erste Glasschicht kann eine zweite Glasschicht aufgebracht werden. Die Glasschicht bzw. die Glasschichten bilden eine hermetische Abdichtung für die Oberfläche des damit bedeckten Halbleiterbauelements. Die Glasschichten werden vorzugsweise durch chemische Gasphasenabscheidung auf die Oberflächen aufgebracht.
Für einen Halbleiterkörper aus Silicium ist eine Glasschicht aus Borosilicatglas mit einem Borgehalt von etwa 19% geeignet. Geeignete Gläser zum Abdecken der Zwischenschicht sind neben Borosilicatglas Phosphorsilicatgläser. Als Deckschicht für die erste Glasschicht kann auch eine Schicht aus Siliciumdioxidglas verwendet werden.
Die Glasschicht 48 kann durch chemische Gasphasenabscheidung auf die Zwischenschicht 46 aufgebracht werden. Die Glasschicht 48 hat eine Dicke von etwa 1 bis etwa 15 μίτι. Bei dem bevorzugten Verfahren zum Verfahren zum Aufbringen der Glasschicht werden die mit der Zwischenschicht 46 überzogenen Scheiben oder Halbleiterkörper 12 auf einem Aufnehmer eines Reaktionsbehälters für die chemische Gasphasenabscheidung angeordnet und in einer inerten Atmosphäre auf die Temperatur für das Aufbringen der Glasschicht erhitzt. In den Reaktionsbehälter wird eine geeignete Gasmischung eingeleitet, und auf der Zwischenschicht 46 scheidet sich die Glasschicht 48 ab oder wächst dort. Für die Herstellung durch Gasphasenabscheidung geeignete Gläser sind Phosphorsilicat- und Borosilicatgläser. Eine gasförmige Mischung von Diboran, Silan und Sauerstoff bei einer Temperatur von etwa 4000C ± 500C ergibt z. B. eine Glasschicht 48 aus Borosilicatglas. Ein Borosilicatglas mit einem B2O3-Gehalt von 15 bis 25 Mol-% ist geeignet. Ein bevorzugter Wert für den B2O3-Gehalt in dem Borosilicatglas beträgt 19 Mol-% ±2 Mol-%. Dieser bevorzugte B2O3-Gehalt in dem Borosilicatglas ist erwünscht, damit eine Glasschicht 48 erhalten wird, deren Wärmeausdehnungskoeffizient gut an das Silicium, aus dem der Halbleiterkörper 12 gebildet ist, angepaßt ist. Das Verfahren zum Aufbringen der Glasschicht wird für eine Zeit durchgeführt, die ausreicht, um eine Glasschicht 48 mit einer Dicke von 1 bis 10 u.m zu erhalten, wobei die Dicke vorzugsweise 3 im beträgt.
Ferner kann mit einer Mischung von Phosphin, Silan und Sauerstoff eine Glasschicht 48 aus Phosphorsilicatglas hergestellt werden, wobei die Aufbringtemperatur in diesem Fall im Bereich von etwa 325°C bis 4750C liegt. Andere geeignete Verfahren zum Aufbringen der Glasschicht bestehen in der Verwendung einer Glasfritte und im Aufspinnen von glasbildenden Alkoholaten.
Um eine bessere Beständigkeit gegenüber chemischem Angriff und eine verringerte Feuchtigkeitsdurchlässigkeit der Zwischenschicht 46 und der Glasschicht 48 zu erzielen, können diese Schichten noch mit einer zweiten Glasschicht 49 überzogen werden. Die Giasschicht 49 kann aus Siliciumdioxid bestehen, das bei einer Temperatur von etwa 4000C ± 500C aufgebracht wird. Das entsprechende Verfahren wird für eine Zeit durchgeführt, die ausreicht, um eine Glasschicht 49 mit einer Dicke von etwa 100 bis 500 nm zu erhalten, wobei die Dicke vorzugsweise 200 nm beträgt.
Zur Veranschaulichung wurden verschiedene Halbleiterbauelemente, von denenjedes einen Halbleiterkörper aus einkristallinem Silicium aufwies und einen Durchmesser von etwa 5 cm hatte, in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt. Eine Lösung des Vorpolymerisats in Form des polymeren Säureamids in N-Methyl-2-pyrrolidon mit einem Feststoffgehalt von 25 Gew.-% wurde auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers aufgebracht.
an der die ungeschützten PN-Übergänge austraten.
Die Lösung des Vorpo'.ymerisats wurde dadurch erhalten, daß Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid mit Methlyendianilin unü Bis(y-aminopropyl)tetramethyldisiloxan umgesetzt wurde, wobei die beiden Amine in einem molaren Verhältnis von 70 : 30 eingesetzt wurden. Die Umsetzung wurde bei einer Temperatur von weniger als 5O0C durchgeführt, und es wurden ausreichend gereinigte und getrocknete Materialien venvendet, um die Bildung eines hochmolekularen Polymers zu begünstigen.
Das zur Bildung der Zwischenschicht dienende Copolymer wurde durch Härtung in drei Erhitzungsstufen hergestellt. Die beschichteten Halbleiterkörper wurden jeweils 20 min lang in einer Atmosphäre aus trockenem Stickstoff auf eine Temperatur von 135°C ± 5°C erhitzt. Nach Beendigung dieses Erhitzungsvorgangs wmde die Temperatur auf 185°C ±5°C erhöht, und die beschichteten Halbleiterkörper wurden bei dieser Temperatur 30 min lang in trockenem Stickstoff erhitzt Nach diesem zweiten Erhitzungsvorgangs wurden die beschichteten Halbleiterkörper in einen Vakuumofen gebracht und 1 bis 3 h lang auf eine Temperatur von 225°C ± 5°C erhitzt. Danach wurden die beschichteten Halbleiterkörper aus dem Vakuumofen herausgenommen und auf einen Aufnehmer gebracht, der sich in einem Reaktionsbehälter für die chemische Gasphasenabscheidung befand.
Zur Bildung der Glasschicht wurden die mit der Zwischenschicht beschichteten Halbleiterkörper in einer Stickstoffatmosphäre auf eine Temperatur von 4500C ± 5°C erhitzt. Nach Erreichen dieser Temperatur wurde in den Reaktionsbehälter eine Gasmischung aus Diboran, Silan und Sauerstoffeingeleitet und über die beschichteten Halbleiterkörper strömen gelassen. Die Gase hatten die folgenden Strömungsgeschwindigkeiten:
Diboran - 13,5 ml/min (1,05% in Argon)
Silan - 450 ml/min (5,1% in Argon)
Sauerstoff - >600 ml/min
Die Umsetzung wurde etwa 6 min lang durchgeführt, und dann wurde die Zufuhr von Diboran abgestellt, jedoch wurden die anderen Gase weitere 2,5 min lang strömen gelassen. Dann wurde die Umsetzung beendet, und die beschichteten Halbleiterkörper wurden in etwa 5 min auf Raumtemperatur abgekühlt.
Eine Betrachtung der erhaltenen Halbleiterbauelemente zeigte, daß die Glasschichten eine ausgezeichnete Qualität hatten und homogen waren und keine auffälligen Merkmale zeigten.
Die erhaltenen Halbleiterbauelemente wiesen eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber dem Durchlassen von Feuchtigkeit auf. Darüber hinaus schützte die Glasschicht das gehärtete Copolymer vor dem Angriff durch die bei der weiteren Bearbeitung des Halbleiterbauelements verwendeten Chemikalien.
Eine weitere Untersuchung zeigte, daß das gehärtete Copolymer sowohl am Silicium als auch an dem auf dem Copolymer abgeschiedenen Borosilicatglas fssi haftete. Als Dicke des gehärteten Copolymers, d. h. der Zwischenschicht, wurden 3 am ermittelt. Die Dicke der su·= "oros'H atglas bestehenden Glasschicht ergab sich zu 400 nm, während die nach dem Abstellen der Zufuhr von Üiborangas gebildete Glasschicht aus Siliciumdioxid eine Dicke von 200 nm hatte.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper und mindestens zwei Bereichen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, die zwischen sich PN-Übergang«? einschließen, die an die Oberfläche des Halbleiterkörpers austreten, bei dem auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers eine Zwischenschicht und darauf eine Glasschicht aufgebracht ist, dadurchgekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (46) aus einem Copolymer besteht, das aus wiederkehrenden Struktureinheiten der Formel
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2655725A1 (de) * 1975-12-11 1977-06-16 Gen Electrit Co Halbleiterelement mit einem schutzueberzug
GB1563421A (en) * 1975-12-18 1980-03-26 Gen Electric Polyimide-siloxane copolymer protective coating for semiconductor devices
JPS5978954A (ja) * 1982-10-22 1984-05-08 Nitto Electric Ind Co Ltd 光学ガラスフアイバ用被覆材料
JPH0693451B2 (ja) * 1984-03-31 1994-11-16 株式会社東芝 半導体装置及びその製造方法
EP0347518A1 (de) * 1988-03-28 1989-12-27 Asea Brown Boveri Ag Passivierung eines Halbleiterbauelementes
WO1997012403A1 (fr) * 1995-09-27 1997-04-03 Hitachi, Ltd. Diode
FR2797995B1 (fr) * 1999-08-25 2002-03-22 Gemplus Card Int Procede de protection de puces de circuit integre par depot de couche mince isolante
FR2797996B1 (fr) * 1999-08-25 2003-10-03 Gemplus Card Int Procede de protection de puces de circuit integre par depot de couche mince isolante
DE102007033288A1 (de) 2007-07-17 2009-01-22 Siemens Ag Elektronisches Bauelement und Vorrichtung mit hoher Isolationsfestigkeit sowie Verfahren zu deren Herstellung
EP3113219B1 (de) * 2015-06-30 2020-03-11 SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG Halbleiterbauelement und verfahren zu dessen herstellung
JP6704359B2 (ja) * 2017-01-10 2020-06-03 三菱電機株式会社 電力用半導体装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3034079A (en) * 1959-05-11 1962-05-08 Microwave Ass Hermetically sealed semiconductors
US3338859A (en) * 1966-06-30 1967-08-29 Dow Corning Silicone polyimides
US3481781A (en) * 1967-03-17 1969-12-02 Rca Corp Silicate glass coating of semiconductor devices
US3615913A (en) * 1968-11-08 1971-10-26 Westinghouse Electric Corp Polyimide and polyamide-polyimide as a semiconductor surface passivator and protectant coating
US3619733A (en) * 1969-08-18 1971-11-09 Rca Corp Semiconductor device with multilevel metalization and method of making the same
US3597269A (en) * 1969-09-30 1971-08-03 Westinghouse Electric Corp Surfce stabilization of semiconductor power devices and article
US3643136A (en) * 1970-05-22 1972-02-15 Gen Electric Glass passivated double beveled semiconductor device with partially spaced preform
IE35063B1 (en) * 1970-05-22 1975-10-29 Gen Electric Semiconductor device with polymeric passivant bonded preform
IE35247B1 (en) * 1970-06-08 1975-12-24 Gen Electric Improvements in ceramic passivated semi-conductor device and process for its manufacture
JPS4723980U (de) * 1971-03-19 1972-11-17
US3740305A (en) * 1971-10-01 1973-06-19 Gen Electric Composite materials bonded with siloxane containing polyimides
JPS5144071B2 (de) * 1972-06-14 1976-11-26

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Publication number Publication date
NL7608544A (nl) 1977-02-08
NL185044C (nl) 1990-01-02
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FR2320634B1 (de) 1983-01-07
NL185044B (nl) 1989-08-01
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DE2634568A1 (de) 1977-02-17
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JPS584816B2 (ja) 1983-01-27
SE7608727L (sv) 1977-02-05

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