DE2655725A1 - Halbleiterelement mit einem schutzueberzug - Google Patents

Halbleiterelement mit einem schutzueberzug

Info

Publication number
DE2655725A1
DE2655725A1 DE19762655725 DE2655725A DE2655725A1 DE 2655725 A1 DE2655725 A1 DE 2655725A1 DE 19762655725 DE19762655725 DE 19762655725 DE 2655725 A DE2655725 A DE 2655725A DE 2655725 A1 DE2655725 A1 DE 2655725A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor element
element according
silicon
semiconductor
radical
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
DE19762655725
Other languages
English (en)
Inventor
Alexander John Yerman
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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 General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE2655725A1 publication Critical patent/DE2655725A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3157—Partial encapsulation or coating
    • H01L23/3171—Partial encapsulation or coating the coating being directly applied to the semiconductor body, e.g. passivation layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Description

Halbleiterelement mit einem Schutzüberzug
Die Erfindung betrifft HaIbleiterelemente mit einem Schutzüberzug zur Kontrolle der aktiven Oberflächenstellen und zum Einstellen der Oberflächenladung.
Die Passivierung und der Schutz von pn-Übergängen, die frei an der Oberfläche von Halbleiterelementen liegen, ist von dauerndem In- tresse für die Industrie. Von besonderer Bedeutung ist dies für Leistuhgs-Halbleiterelemente für hohe Spannung, wie z. B. Thyristoren, Dioden u. ä. In solchen Elementen ist die Kontrolle der Oberflächen te Ilen und der Oberflächen ladung des Halbleiterelementes außerordentlich wichtig, da dies Üblicherweise die Durchbruchaspannung des Elementes bestimmt, weil solche Hochspannungselemente durch die Oberfläche begrenzt sind. D. h. ein Oberflächendurchbruch tritt auf, bevor ein solcher Durchbruch durch die Masse dee
709824/0807
Elementes erfolgt oder der Oberflächen-Leckstrom groß genug wird, um die Brauchbarkeit des Elementes zu beschränken.
Um die vorbeschriebenen Beschränkungen zu vermeiden, ist es üblich, die Oberflächenladung, wenn möglich, in einer günstigen Weise einzustellen und/oder das elektrische Feld an der Oberfläche durch selektives Konturieren der Oberflächen des Elementes zu verringern. Ein Beispiel für das erstgenannte Verfahren, ist die Anwendung eines Qflasmaterials zur Passivierung leicht dotierten η-Siliziums In Leistungselementen. Die große negative Ladung in dem Glas führt zur Verarmung der Oberfläche des Elementes an Majorltätsträgern» Dieses Passivierungsverfahren dehnt die Verarmungsschicht nahe der Oberfläche aus, verringert das elektrische Feld an der Oberfläche und unterdrückt einen Oberflächendurchbruch.
Das größere Verärmungs sohl eh. tvo lumen nahe der Oberfläche schafft jedoch mehr1 Erzeugirngs-Hekombinations-Zentren zur Erhöhung des Oberfläehen-Leckstr/omes, was unerwünscht Ist..
Wegen der Anwesenheit, der starken negativen Ladung wird das genannte SXas ndehit als brauchbar für leicht dotiertes p-S&Izium angesehen·., Diese Art der Ladungskontrolle ft> Halbleiterelemente In HochspannuBgsthyristoren Ist daher überhaupt nicht brauchbar. Im Falle von Hoehspannungs-Thyristoren werden pn-übergänge zwischen leicht dotiertem n~ und p-Silizlum gebildet. Ein Zustand hoher OberfläLenenladlung» der eine Seite des pn-tiberganges begünstigt, wttreüe ü&u Burchbxuch auf der anderen Seite begünstigen. In dieser Art Element Ist es am bestent die Ob.erflächenladung möglichst gering zn halten»
Eb Ist äa&eF eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung», ein neues urid; verbessertes Halbleiterelement z;u schaffen, d:as In Hochspannungs-Halbleitetelementen eingesetzt werden kann unä die Kachteile der bekannten KäXbleiterelemente nicht aufweist* Dieses.·
709824/0807
Halbleiterelement soll weiter eine vorausgewählte Menge an Oberflächenladung aufweisen und ein geeignetes Polymid/Silikon-Copolymer tragen, das die Einstellung der Oberflächenladung des Elementes gestattet und außerdem als schützender überzug wirkt.
Durch die Erfindung wird ein Körper aus Halbleitermaterial mit mindestens zwei Regionen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps geschaffen. Zwischen diesen Regionen befindet sich ein pn-übergang, der durch die gegeneinander stoßenden Oberflächen jedes Paares von Regionen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps gebildet Ist. Ein Endteil mindestens eines pn-überganges liegt an der Oberfläche des Körpers frei.
Eine Schicht aus einem polymeren Membranmaterial mit variabler Permeabilität Ist auf einem ausgewählten Oberflächenbereich des Elementes und dem Endteil mindestens eines pn-überganges, der an der Oberfläche freiliegt, angeordnet. Das polymere Material hat die Ihm Innewohnende Eigenschaft bei den Temperaturen, die während des normalen Betriebes des Elementes herrschen, für die Umgebung Im wesentlichen undurchdringlich zu sein. Weiter hat das polymere Material eine ölasübergangstemperatur, bei der es für eine ausgewählte Gruppe von Oasen bei einer höheren Temperatur als der beim fiormalbetrleb durchlässig wird.
Ein geeignetes polymeres Material enthält Slloxan und ist ein Reaktionsprodukt eines slllziumfrelem organischen Diamine, eines organischen Tetracarbonsäuredlanhydrlds und eines Polysiloxans. Das Material hat die wiederkehrenden Struktureinheiten der folgenden Formel:
0
ir
ti C
s ν
Il
ta
709824/0807
mit 5 bis 50 Mol-# interkondensierter strukturellerEinheiten der Formel:
worin R ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest, R1 ein einwertiger Kohlenwasserstoffrest, R'' ein vielwertiger Kohlenwasserstoffrest, Q ein zweiwertiger siliziümfreier organischer Rest ist, der der Rest eines organischen Diamins ist, χ eine ganze Zahl mit einem Wert größer als 0 und m und η ganze Zahlen größer als 1 sind, die einander gleich sein können.
Vorzugsweise ist das Material das Reaktionsprodukt von Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid mit Methylendianilin und Bis(?raminopropyl)tetramethyldisiloxan. Ein bevorzugtes molares Verhältnis von Methylendianilin zu Bis( '(r-aminopropyDtetramethyldisiloxan beträgt 70:30 und das Ändern der Oberflächenladungen eines Siliziumelementes in einer geeigneten Umgebung wird vorzugsweise bei einer Temperatur von|45O jf 1000C ausgeführt.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in deren Figuren 1 und 2 Seitenansichten, teilweise im Schnitt, eines Halbleiterelementes gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt sind. In Figur 1 ist ein Halbleiterelement 10 mit einem Körper 12 aus Halbleitermaterial gezeigt. Der Körper 12 ist auf geeignete Weise, z. B. durch Polieren und Läppen der gegenüberliegenden Oberflächen 14 und 16 bis zur Parallelität zubereitet worden. Der Körper 12 weist zwei oder mehr Regionen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps auf, sowie einen pn-übergang zwischen den aneinanderstoßenden Oberflächen
70982^/0807
- r-
jedes Paares von Regionen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps. Der Endteil mindestens eines pn-überganges ist in einer Oberfläche des Körpers 12 freigelegt. Der Körper 12 besteht aus einem geeigneten Halbleitermaterial, wie Silizium, Siliziumcarbid, Germanium, Verbindungen von Elementen der Gruppe II und VI und Verbindungen von Elementen der Gruppe III und V des Periodensystems der Elemente.
Lediglich zu Beschreibungszwecken wird im folgenden davon ausgegangen, daß der Körper 12 aus Silizium besteht, fünf Regionen abwechselnd entgegengesetzter Leitfähigkeit aufweist, sowie vier pn'-übergänge. Ein solches Element 10 kann als Thyristor wirken. Der Körper 12 weist daher die Regionen 18 und 20 mit p-Leitfähigkeit, eine Region 19 mit p-Leitfähigkeit und Regionen 22, 24 und 26 mit η-Leitfähigkeit auf. Durch die gegeneinanderstoßenden Oberflächen der jeweiligen Regionenpaare 18 und 22, 22 und 20, 20 und 24 sowie 20 und 26 mit entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp sind die pn-übergänge 2 8, 30, 32 und 34 gebildet.
Ein Mittel zur Unterstützung der Steuerung des Oberflächenfeldes auf einem solchen gesteuerten Gleichrichter besteht im Konturieren der Seitenoberfläche 36 nach dem Befestigen eines teilweise bearbeiteten Körpers 12 auf einem großflächigen Kontakt oder einer Stützelektrode 38 mittels einer Schicht 40 aus geeignetem ohmtehen Lotmaterial. Elektrische Kontakte 42 und 44 werden an den entsprechenden Regionen 24 und 26 angebracht. Wie dargestellt führt das Konturieren der Oberfläche 36 zu der bekannten Doppelkegeloberfläche.
In Figur 2 ist ein Halbleiterelement 50 gezeigt, das zum Steuern des Oberflächenfeldes eine doppelt positive Kegelkonfiguration aufweist. Alle Teile, die in Figur 2 mit gleichen Bezugszahlen, wie in Figur 1 versehen sind, sind die gleichen wie dort und sie wirken auch in der gleichen Weise. In der dargestellten Konfiguration kann das Element 50 als Thyristor wirken.
709824/0807
■'■»
Unabhängig von dem zur Kontrolle des Oberflächenfeldes angewandten Verfahren sind ausgewählte Endteile mindestens einiger der pnübergänge an der Oberfläche des Körpers 12 freigelegt. Es ist daher erforderlich, ein geeignetes Material aufzubringen, um die freigelegten Endteile der pn-übergänge zu schützen.
Eine Schicht 46 aus einem schützenden Überzugsmaterial ist auf mindestens der Oberfläche 36 und den freigelegten Endteilen mindestens der pn-übergänge 26 und 30 aufgebracht. Es ist erwünscht, daß das Material der Schicht 46 an der Oberfläche 36 ebenso wie am Material der Schicht 44 und dem Kontakt 38 sogut als möglich haftet. Das Material der Schicht 46 muß als ein Material mit variabler Permeabilität wirken, damit es für eine längere Zeit, die zur Behandlung der ausgewählten Oberflächenbereiche des Elementes 10 mit einem besonderen Gas erforderlich ist, einer erhöhten Temperatur widerstehen kann. Außerdem muß das Material der Schicht 46 bei der erhöhten Temperatur der Gasbehandlung durchlässig sein, d. h. es muß als Membran wirken und den Durchgang ausgewählter Gase durch die Schicht 46 zu den Oberflächen des Elementes 10 sowie den Durchgang von der Oberfläche durch die Schicht 46 gestatten. Außerdem muß das Material der Schicht 46 ausreichend porös bei der erhöhten Temperatur sein, damit andere gasförmige Produkte durch die Schicht 46 an die Umgebung gelangen können. Nachjdem Abkühlen auf Zimmertemperatur muß das Material der Schicht 46 gegenüber der Umgebung im wesentlichen undurchlässig sein und bo eine im wesentlichen hermetische Abdichtung für die Überzogene Oberfläche schaffen, auf der es angeordnet ist. Das heißt, die Betriebsumgebung wird keine nachteilige Wirkung auf die Oberflächenladung der überzogenen Oberfläche ausüben.
Ein schützendes Überzugsmaterial, wie z. B. ein Polyimidsilikon*- copolymer hat sich als ein brauchbares Material erwiesen, wenn es auf mindestens die Oberfläche 36 und die freigelegten Endteile mindestens der pn-übergänge 28 und 30 aufgebracht ist.
709824/0807
Das schützende Überzugsmaterial kann auf die Oberfläche 36 als einPolymervorgängetfgelöst in einem geeigneten Lösungsmittel aufgebracht werden. Beim Erhitzen oder durch Verdampfen bei Zimmertemperatur wird das schützende Überzugsmaterial der Schicht 46 an Ort und Stelle auf der Oberfläche 36 und dem Endteil mindestens eines pn-überganges polymerisiert. Vorzugsweise wird das Material der Schicht 46 auf den ausgewählten Oberflächenbereich der Oberfläche 36 des Körpers 12 als eine Lösung eines polymeren Zwischenproduktes aufgebracht. Das Aufbringen des Materials auf mindestens die Oberfläche 36 des Körpers 12 kann durch so geeignete Mittel wie Sprühen, Spinnen, Bürsten usw. erfolgen. Der Körper 12 mit dem aufgebrachten schützenden Überzugsmaterial wird dann erhitzt, um das harzartige lösliche Polymerzwischenprodukt zu einem gehärteten festen und selektiv unlöslichen Material umzuwandeln.
Ein schützendes Überzugsmaterial für die Schicht 46 ist vorzugsweise eines, das im gehärteten Zustand eine gute Haftung zur Oberfläche 36 aufweist. Weiter sollte das Material eine gute Abriebsbeständigkeit und Beständigkeit gegenüber den chemischen Reagenzien haben, die bei der weiteren Herstellung des Elementes 10 angewendet werden. Schließlich sollte das Material auch eine gute Hitzebeständigkeit haben, da es zur Einstellung und Steuerung der Oberflächenstellen und der Ladung des Elementes 10 erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird. Weiter sollte das Material der Schicht 46 die ihm innewohnende Eigenschaft aufweisen, während der Wärmebehandlung nicht zu entgasen.
Ein geeignetes Material für die Schicht 46, welches die vorgenannten Anforderungen erfüllt, ist das Reaktionsprodukt eines siliziumfreien organischen Diamins, eines organischen Tetracarbonsäuredianhydrids und eines Polysiloxandiamins, das ein in einem geeigneten organischen Lösungsmittel löslicher Polymervorläufer ist. Beim Härten ergibt es ein Copolymer mit wiederkehrenden Struktureinheiten der folgenden Formel:
709824/0807
ι.
~ AA
O \ / O
Il R" Il
c c/ \ C
Il
O
C
Il
O
N-
mit 5 bis 50 Mol-% interkondensierter Struktureinheiten der Formel
O / N V \ O —— R ~— /
Il . C Il /R·
C Il / C / I
O /\ (--Si
P N — Γ ι
\ /
C \
Il
O
R1
Worin R ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest, R1 ein einwertiger Kohlenwasserstoffrest, R1' ein vierwertiger organischer Rest, Q ein zweiwertiger äiliziumfreier organischer Rest ist, der der Rest eines organischen Diamins ist, χ eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 - 1000 oder mehr und m und η gleiche oder verschiedene ganze Zahlen größer als 1 und vorzugsweise von 10 - 10 000 öder mehr sind.
Die oben genannten Blockcopolymeren können hergestellt werden, indem man in den richtigen molaren Proportionen eine Mischung von Bestandteilen umsetzt, die ein Diaminosiloxan mit der Formel
709824/0807
■'«
/R·
eine siliziumfreie Diaminoverbindung der Formel
NH,
NH,
und ein Tetracarbonsäuredianhydrid der Formel
V.
O O \ O Il
M \ M O
C Il / C
/ O /
R"
Λ
enthalten,
worin R, R', Rft, Q und χ die oben genannten Bedeutungen haben. Die in der vorliegenden Erfindung eingesetzte Polyimid-Siloxanzusammensetzung besteht im wesentlichen aus den Imidostrukturen, die in den Formeln I und II vorhanden sind. Die tatsächlichen Vorläufermaterialien, die sich aus der Reaktion des Diaminosiloxan des siliziumfreien und organischen Diamine und des Tetracarbonsäuredianhydride ergeben, liegen jedoch anfänglich in Form einer Polyamicsäurestruktur vor, die aus Struktureinheiten der vorliegenden Formeln zusammengesetzt ist,
VI.
H -N-
HOOC
-N
COOH
709824/0807
ο ο
π "
C R" C
HOOC COOH
worin R, R1, R1*, Q1 χ, m und η die oben genannten Bedeutungen haben»
Beispiele für Diaminosiloxane der Formel III, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, schließen die folgenden einι
70982A/0807
CH
O S
Si O
i (CH2)j
CH.
CH
CH
. 3 I 3
.Si O Si (CHn),
CH.
-NH.
?6H5 ?6H5
Si—O—Si—
CH
Γ i
H2R (CH2)^ Si 0 —Si (CH0);
C.Hc
709824/080?
und ähnliche.
Die Diamine der Formel IV sind im Stand der Technik beschrieben und zu einem großen Ausmaß im Handel erhältlich. Beispiele für Diamine, aus denen das Vorpolymer hergestellt werden kann, sind die folgenden:
m- Ph en y Ie η di amin, p-Phenylendiamin, 4,4'-Diaminodiphenylpropan, 4,4'-Diaminodiphenylmethan, Benzidin,
4,4' -Diamin οdiphenyIs ulfid, 4j 4'-Diaminodiphenylsulfon, 4,4'-Diaminodiphenylather, 1,5-Diaminonaphthalin, 3,3' -Dimethylbenzidin, 3,3'-Dimethoxybenzidin, 2,4-Bi s(ß-amino-t-buty1)toluo1, Bis(p-ß-amino-t-butylphenyl)äther, Bis(p-ß-methyl-o-aminopentyl)benzol, 1,3-Diamino-4-isopropylbenzol, 1,2-Bis(3-aminopropoxy)äthan, m- Xy Iy Ie η di amin,
p-Xylylendiamin,
Bis(4-aminocyclohexyl)methan, Decamethylendiamin, 3-Methylheptamethylendiamin, Methylendianilin, 4,4-Dimethylheptamethylendiamin, 2, ll-Dodecandiamiii, 2,2-Dimethy!propylendiamin, Octamethylendiamin, 3-Methoxyhexamethylendiamin, 2,5-Dimethy!hexamethylendiamin, 2,5-Dimethylheptamethylendiamin,
709824/0807
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.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die angegebenen Diamine lediglich beispielhaft genannt sind und daher nicht alle möglichen Diamine einschließen. Der Fachmann kann leicht weitere Diamine finden.
Die Tetracarbonsäuredianhydride der Formel V können weiter dahingehend definiert werden, daß R11 ein vierwertiger Rest ist, z. B. ein Rest, der abgeleitet ist von einer organischen Gruppe, die mindestens 6 Kohlenstoffatome enthält und durch eine benzolartige Ungesättigtheit charakterisiert ist, wobei jede der vier Carbonylgruppen des Dianhydrids an ein separates Kohlenstoffatom in dem vierwertigen Rest gebunden ist, die Carbonylgruppen in Paaren vorliegen, in denen die Gruppen jedes Paares an benachbarte Kohlenstoffatome des Restes R oder an Kohlenstoffatome des Restes R gebunden sind, die höchstens ein Kohlenstoffatom voneinander entfernt sind, um 5- oder 6-gliedrige Ringe der folgenden Art zu bilden:
p o o o o o
ii μ ti ο π ι·
C—o — C or C — 0—C oder C—0—C
oder ein Rest, der eine solche aromatische Gruppe enthält. Beispiele für die Anhydride, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, Bind die folgenden:
70982A/0807
Pyromellitsäuredianhydrid (PMDA),
2,3,6,7-Naphthalintetracarbonsäuredianhydrid, 3j 3'»4,4'-Diphenyltetracarbonsäuredianhydrid, 1,2,5,6-Naphthalintetracarbonsäuredianhydrid, 2,2'3j3'-Diphenyltetracarbonsäuredianhydrid, 2,2-Bis(3,4-dicarboxyphenyl)propandianhydrid, Bis(3>4-dicarboxyphenyl)sulfondianhydrid, 2,2-BisC4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]propandianhydrid (BPA-Dianhydrid),
2,2-Bis C4- (2,3-diearboxyphenoxy )phenyl] propandianhydrid, Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid (BPDA), Perylen-1,2,7,8-tetracarbonsäuredianhydrid, Bis (.3,4-dicarboxyphenyl)ätherdianhydrid, Bis(3,4-dicarboxyphenyl)methandianhydrid, sowie aliphatische Anhydride, wie Cyclopentantetracarbonsäuredianhydrid, Cyclohexantetracarbonsäuredianhydrid, Butantetracarbonsäure dianhydrid usw. Der Einbau anderer Anhydride, wie Trimellitsäureanhydrid, um Amid-Imid-Siloxan-Polymere herzustellen, ist nicht ausgeschlossen.
Das Aufbringen der Blockcopolymere oder der Mischungen solcher Polymerer in einem geeigneten Lösungsmittel,(das z. B. N-Methylpyrrolidon, N,N-Dimethylacetamin, Ν,Ν-Dimethylformamid usw. einschließt) allein oder in Kombination mit nicht-Lösungsmitteln auf das Substratmaterial kann auf übliche Weise, wie durch Eintauchen, Sprühen, Bestreichen, Spinnen usw. erfolgen. Die Blockcopolymeren oder Mischungen von Polymeren können in einer anfänglichen Heizstufe bei Temperaturen von etwa 75 - 1500C für eine ausreichende Zeit und häufig unter Vakuum getrocknet werden, um das Lösungsmittel zu entfernen. Die Polyamicsäure wird dann durch Erhitzen auf Temperaturen von etwa 150 - 3000C für eine ausreichende Zeit in das entsprechende Polyimidsiloxan umgewandelt und gehärtet.
Ein bevorzugter Härtungszyklus für Materialien der obigen allgemeinen Formel ist der folgende:
709824/0807
(a) 15 - 30 Minuten auf 135 - 1500C in trockenem Stickstoff,
(b) 15 - 60 Minuten auf 185 + 100C in trockenem Stickstoff und
(c) 1-3 Stunden auf etwa 225°C im Vakuum.
Es wurde andererseits festgestellt, daß man das Überzugsmaterial auch in anderen Atmosphären härten kann, z. B. in Luft, um die vorliegende Erfindung leichter technisch anwenden zu können.
Ein geeignetes Material wurde als eine Lösung eines Polymervorläufers in Form einer Polyamicsäure, gelöst in N-Methyl-2-pyrrolidon mit 25 Gew.-# Feststoffgehalt; zubereitet. Diese Lösung wurde auf der Oberfläche des Körpers verteilt, in der Endteile von pn-übergängen insiFreie traten. Zum Verteilen bediente man sich z. B. des Bestreichens oder Bespinnens.
Eine spezielle Polymervorläuferlösung wurde zubereitet durch Umsetzen von Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid mit Methylendianilin und Bis (tT-aminopropyl)tetramethy ldisiloxan, wobei die zuletzt genannten Diaminmaterialien dem molaren Verhältnis von 70:30 vorhanden waren. Die Umsetzung wurde bei einer Temperatur unterhalb von 50°C ausgeführt und es wurden in geeigneter Weise gereinigte und getrocknete Materialien eingesetzt, um ein hochmolekulares Polymer zu begünstigen. Im besonderen wurde die Lösung des Polymervorläufers in Form der Polyamicsäure gelöst in N-Methyl-2-pyrrolidon mit 25 Gew.-^ Feststoffen in der folgenden Weise zubereitet:
In ein mit Stickstoff gespültes Reaktionsgefäß gab man die folgenden Bestandteile:
401,25 g N-Methyl-2-pyrrolidon,
18,6 g 1,3 Bis (ir-aminopropyl)tetramethyldisiloxan und 3^,65 g 4,4'-Methylendianilin.
Die Reaktionsmischung wurde gerührt, bis eine homogene Mischung vorhanden war. Zu der Mischung gab man dann 80,50 g Benzophenontetracarbonsäure, während man die Mischung weiter kontinuierlich rührte. Um eine homogene Flüssigkeit zu erhalten, wurde das Rühren
709824/0807
- Ve -
5 Stunden lang fortgesetzt. Die Flüssigkeit war sehr harzartig und die Länge der Rührzeit stellte sicher, daß die Umsetzung der chemischen Bestandteile vollständig war.
Auf die Oberfläche 36 wurde ausreichend Material aufgebracht, um eine Schicht mit einer Dicke von 1 - 100 um zu erhalten. Die Minimaldicke ist bestimmt durch das Erfordernis, daß das gehärtete Material bei der unter Sperrbedingungen in Vorwärt- oder Rückwärtsrichtung vorhandenen maximalen Feldstärke keinen elektrischen Durchbruch erleiden darf.
Andere geeignete schützende Überzugsmaterialien von Polyimiden, Polyamiden, Polyimid-Polyamiden und Verfahren zu deren Herstellung, die alle Polysiloxane verkörpern, sind in den US-PS 3 325 450, 3 553 282, 3 598 784 und 3 740 305 beschrieben.
Das überzogene Element wird dann einer feuchten reduzierenden oder einer inerten Umgebung ausgesetzt, um die Dichte der Oberflächenstellen auf den Oberflächen des behandelten Körpers 12 zu verringern. Das überzogene Element 10 wird auf eine Temperatur von etwa 450 +_ 250C für etwa 30 Minuten in einer Umgebung von z. B. Stickstoff, Sauerstoff, Argon, Methan, Wasserstoff und ähnlichem erhitzt. Diese Umgebung kann Wasserdampf enthalten braucht es aber nicht. Vorzugsweise wird Stickstoff mit 1-3 Vol.-% Wasserdampf zum Einstellen der Zahl der aktiven Oberflächenstellen benutzt.
Es wurde festgestellt, daß das Material der Schicht 46 eine im wesentlichen hermetische Abdichtung für das Element 10 in der normalen Betriebsumgebung für das Element bildet. Erhitzt auf die erhöhte Temperatur von etwa 45O°C ist das Material aber durchlässig für die Gase, die zum Einstellen der Dichte der Oberflächenstellen auf der Oberfläche des Elementes 10 benutzt werden. Das Gas der Umgebung, das, wenn erforderlich Wasserdampf einschließt, kann sich frei von der äußeren Umgebung durch das Material der Schicht 46 zur Oberfläche des Körpers 12 bewegen. Nach der Einwirkung auf die Oberfläche des Körpers 12 können das Reaktionsprodukt
709824/080?
IO
des Gases und die an der Oberfläche des Körpers 12 vorhandenen Materialien von der Oberfläche durch die gehärtete PolyimidsilikonpοIymers chient zur Umgebung zurückgelangen. Einige der bei der Behandlung von der Oberfläche entweichenden Produkte sind solche, die sich während der früheren Behandlung des Körpers 12 gebildet haben. Das Material der Schicht 46 wirkt somit als eine Membran variabler Permeabilität bzw. Durchlässigkeit, die durch die Temperatur gesteuert ist.
Nach Abschluß der Wärmebehandlung wird das überzogene .Element auf Zimmertemperatur abgekühlt. Das Material der Schicht 46 nimmt dann seinen ursprünglichen gehärteten Zustand wieder an und bildet eine im wesentlichen hermetische Abdichtung der Oberfläche, auf die es aufgebracht ist. Das Material ist somit nicht länger durchlässig und die Oberflächenladungsstellen werden geschützt.
Es wird angenommen, daß diese Behandlung wirksam ist, weil die auf dem Element 10 vorhandene Oberflächenladung einen großen Anteil aufweist3 der wahrscheinlich in Form von Grenzflächenstellen vorhanden ist. Ein proportional geringerer Anteil der Oberflächenstellen ist fixierte Ladung. Das Material der Schicht 46 bildet somit einen ausgezeichneten PassivierungsÜberzüg für Halbleiterelemente sowie ein ausgezeichnetes Mittel zur Steuerung der Oberflächenstellen von Halbleiterelementen. Material und Verfahren sind besonders geeignet für Hochleistungs-Halbleiterelemente für hohe Spannung und geringen Leckstrom. Weiter können Material und Verfahren auch zur Herstellung von Transistoren und integrierten Schaltungen eingesetzt werden.
709824/0807

Claims (9)

2 6 5 b 7 2 b Patentansprüche
1. /Halbleiterelement mit einem Körper aus Halbleitermaterial, der mindestens zwei Regionen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps und einen dazwischen angeordneten pn-übergang aufweist, der durch die gegeneinanderstoßenden Oberflächen jedes Paares von Regionen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps gebildet ist, wobei ein Endteil mindestens eines pn-überganges an einer Oberfläche des Körpers freiliegt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus polymeren! Membranmaterial mit variabler Permeabilität auf ausgewählten Oberflächenbereichen des Elementes und dem Endteil mindestens eines pn-überganges,der dort freiliegt, aufgebracht ist, wobei das polymere siloxanhaltige Material die ihm innewohnende Eigenschaft aufweist bei den während des Normalbetriebes des Elementes herrschenden Temperaturen gegenüber der Umgebung undurchlässig zu sein, aber bei Temperaturen höher als den normalen Betriebstemperaturen des Elementes für eine ausgewählte Gruppe von Gasen durchlässig zu sein.
2. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht aus polymerem siloxanhaltigem Material mindestens 1 um beträgt.
3. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere siloxanhaltige Material ein Copolymer ist, das ein Reaktionsprodukt ist aus einem siliziumfreien organischen Diamin , einem organischen Tetraearbonsäuredianhydrid und einem Polysiloxan und wiederkehrende Struktureinheiten der folgenden Formel aufweist,
70982A/0807 original inspected
265572b
- yr-
I.
O N \/ O Il
η C Il
η /\ Il / O R" \ C Il O
mit 5 bis 50 Mol.-% interkondensierter Struktureinheiten der Formel
O
Il Q Il C C \ /\ C N R Il \/ O C Il O
- R
— ι
worin R ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest R1 ein einwertiger Kohlenwasserstoffrest, R1r ein vierwertiger Kohlenwasserstoffrest, Q ein zweiwertiger siliziumfreier organischer Rest, der Rest eines organischen Diamins ist, χ eine ganze Zahl mit einem Wert größer als 0 und m und η ganze Zahlen mit einem Wert größer als 1 sind, die einander gleich sein können.
4. Halbleiterelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzei chnet, daß m und η ganze Zahlen von 70 bis 10 000 sind.
5. Halbleiterelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial Silizium ist.
709824/Q807
2 6 5 b V 2 b
6. Halbleiterelement nach Anspruch 33 dadurch gekennzeichnet, daß m und η ganze Zahlen größer als 10 000 sind.
7. Halbleiterelement nach Anspruch 3» dadurch g e kennzeichnetj daß das Reaktionsprodukt das aus Benzophenontetraearbonsäuredianhydrid mit Methylendianilin und BisC^aminopropyDtetramethyldisiloxan ist.
8. Halbleiterelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet j daß das molare Verhältnis von Methylendianilin zu Bis(Tj^- aminopropyDtetramethyldisiloxan 70:30 beträgt.
9. Halbleiterelement nach Anspruch 7 oder 8S dadurch gekennzeichnet , daß das Halbleitermaterial Silizium ist.
709824/080V
DE19762655725 1975-12-11 1976-12-09 Halbleiterelement mit einem schutzueberzug Ceased DE2655725A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US63986975A 1975-12-11 1975-12-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2655725A1 true DE2655725A1 (de) 1977-06-16

Family

ID=24565904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19762655725 Ceased DE2655725A1 (de) 1975-12-11 1976-12-09 Halbleiterelement mit einem schutzueberzug

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPS5921165B2 (de)
DE (1) DE2655725A1 (de)
FR (1) FR2335044A1 (de)
SE (1) SE418433B (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2656963A1 (de) * 1975-12-18 1977-06-30 Gen Electric Halbleiterelement mit schutzueberzug
DE2702921A1 (de) * 1976-01-26 1977-09-01 Gen Electric Halbleiterelement mit schutzschicht sowie loesung zur herstellung der schutzschicht
EP0006509A1 (de) * 1978-06-26 1980-01-09 International Business Machines Corporation Verfahren zur Herstellung eines abdichtenden Überzugs auf elektronischen Schaltkreisen und Beschichtungsmaterial
DE19500235A1 (de) * 1995-01-05 1996-07-11 Roth Technik Gmbh Abdeckschicht für elektrische Leiter oder Halbleiter

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL59344A (en) * 1979-03-01 1983-06-15 M & T Chemicals Inc Precursor solutions of silicone copolymer materials made from a siloxane containing a bis-amino aryl ether or thioether

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3325450A (en) * 1965-05-12 1967-06-13 Gen Electric Polysiloxaneimides and their production
DE1614703A1 (de) * 1967-12-29 1970-05-27 Siemens Ag Verwendung eines zinkfreien Mischkondensats eines Polysiloxanharzes und eines Terephthalsaeureesters als Schutzlack auf der Oberflaeche des Halbleiterkoerpers eines Halbleiterbauelementes
US3615913A (en) * 1968-11-08 1971-10-26 Westinghouse Electric Corp Polyimide and polyamide-polyimide as a semiconductor surface passivator and protectant coating
US3740305A (en) * 1971-10-01 1973-06-19 Gen Electric Composite materials bonded with siloxane containing polyimides
DE2634568A1 (de) * 1975-08-04 1977-02-17 Gen Electric Halbleiterelement mit einem polymeren schutzueberzug
DE2655803C2 (de) * 1975-12-11 1986-04-17 General Electric Co., Schenectady, N.Y. Verfahren zum Behandeln eines ausgewählten Oberflächenbereiches eines Halbleiterelementes

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3553282A (en) * 1969-09-08 1971-01-05 Gen Electric Siloxane containing polyamide acid blends
JPS5421073B2 (de) * 1974-04-15 1979-07-27

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3325450A (en) * 1965-05-12 1967-06-13 Gen Electric Polysiloxaneimides and their production
DE1614703A1 (de) * 1967-12-29 1970-05-27 Siemens Ag Verwendung eines zinkfreien Mischkondensats eines Polysiloxanharzes und eines Terephthalsaeureesters als Schutzlack auf der Oberflaeche des Halbleiterkoerpers eines Halbleiterbauelementes
US3615913A (en) * 1968-11-08 1971-10-26 Westinghouse Electric Corp Polyimide and polyamide-polyimide as a semiconductor surface passivator and protectant coating
US3740305A (en) * 1971-10-01 1973-06-19 Gen Electric Composite materials bonded with siloxane containing polyimides
DE2634568A1 (de) * 1975-08-04 1977-02-17 Gen Electric Halbleiterelement mit einem polymeren schutzueberzug
DE2655803C2 (de) * 1975-12-11 1986-04-17 General Electric Co., Schenectady, N.Y. Verfahren zum Behandeln eines ausgewählten Oberflächenbereiches eines Halbleiterelementes

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2656963A1 (de) * 1975-12-18 1977-06-30 Gen Electric Halbleiterelement mit schutzueberzug
DE2702921A1 (de) * 1976-01-26 1977-09-01 Gen Electric Halbleiterelement mit schutzschicht sowie loesung zur herstellung der schutzschicht
EP0006509A1 (de) * 1978-06-26 1980-01-09 International Business Machines Corporation Verfahren zur Herstellung eines abdichtenden Überzugs auf elektronischen Schaltkreisen und Beschichtungsmaterial
DE19500235A1 (de) * 1995-01-05 1996-07-11 Roth Technik Gmbh Abdeckschicht für elektrische Leiter oder Halbleiter

Also Published As

Publication number Publication date
FR2335044B1 (de) 1982-09-17
SE7613873L (sv) 1977-06-12
SE418433B (sv) 1981-05-25
JPS5284974A (en) 1977-07-14
FR2335044A1 (fr) 1977-07-08
JPS5921165B2 (ja) 1984-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0513642B1 (de) Verfahren zur Herstellung dünner Polyimidschutzschichten auf keramischen Supraleitern oder Hochtemperatursupraleitern
DE2622135C2 (de) Neue Polyätherimid-Polyester-Mischungen
DE3874372T2 (de) Polysiloxan-polyimide und verfahren zu deren herstellung.
DE2537330A1 (de) Halbleitervorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung
US4040874A (en) Semiconductor element having a polymeric protective coating and glass coating overlay
DE2455357A1 (de) Halbleiterbauelement und verfahren zu seiner herstellung
DE69113645T2 (de) Beschichteter heisssiegelbarer aromatischer Polyimidfilm mit hoher Druckfestigkeit.
DE1770866B2 (de) Verfahren zur Herstellung von Polyimiden und deren Verwendung
DE2739847A1 (de) Verfahren zum selektiven aetzen von silikone enthaltenden materialien
DE2044166A1 (de) Siloxan enthaltende Polyamidsaure mischungen
DE2022665A1 (de) Verbessertes Verfahren zur Herstellung von Polyamidbeschichtungsmaterial
CH456941A (de) Schichtstoff
DE2634568C2 (de) Halbleiterbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE1494294C3 (de) Verfahren zum Auftragen mehrerer Lackschichten
DE2655803C2 (de) Verfahren zum Behandeln eines ausgewählten Oberflächenbereiches eines Halbleiterelementes
DE2655725A1 (de) Halbleiterelement mit einem schutzueberzug
DE2650019A1 (de) Kunstharzgemische aus polyaetheramidimidharz und polyepoxidharz
DE2055748A1 (de) Isolierte elektrische Leiter
DE2937547A1 (de) Verfahren zur verbesserung der physikalischen eigenschaften von polyimid- silicon-copolymeren u.a. polymeren substanzen
DE69211354T2 (de) Polyimide mit niedrigem waermeausdehnungskoeffizienten und verbesserter dehnung
DE69009916T2 (de) Polyorganosiloxanhältige Polyimidmischungen zur Verbesserung der Beständigkeit gegen atomaren Sauerstoff.
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
DE2110766A1 (de) Polymerzusammensetzung und Verfahren zu ihrer Herstellung
CH629335A5 (en) Semiconductor device with protective coating layer and process for producing said device
DE2656963A1 (de) Halbleiterelement mit schutzueberzug

Legal Events

Date Code Title Description
8120 Willingness to grant licences paragraph 23
8110 Request for examination paragraph 44
Q176 The application caused the suspense of an application

Ref document number: 2656963

Country of ref document: DE

8131 Rejection