DE4216145A1 - Verfahren zur bildung eines schutzueberzuges auf einer halbleitervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bildung eines Schutzüberzugs auf Halbleitervorrichtungen. Sie betrifft insbe­ sondere die Verwendung von Di-(p-methylbenzoyl)-peroxid ent­ haltenden Siliconzusammensetzungen für die Bildung solcher Schutzüberzüge.

Halbleitervorrichtungen, wie Gleichrichter, Transistoren und integrierte Schaltungen, finden breiten Einsatz bei zahlreichen elektronischen Anwendungen. In Anbetracht der Empfindlichkeit der Oberflächen und Verbindungen solcher Vorrichtungen gegen­ über Verunreinigungen muß wenigstens ein Teil der Vorrichtung mit einem Überzug versehen werden, der die Vorrichtung gegen die Einflüsse solcher Verunreinigungen schützt. Eine Art eines für diesen Zweck derzeit verwendeten Beschichtungsmaterials ist eine härtbare Siloxanelastomerzusammensetzung, die ein Siloxan­ polymer, einen Füllstoff und ein Härtungsmittel, bei dem es sich gewöhnlich um ein Chlorbenzoylperoxid handelt, enthält, durch welches sich die Zusammensetzung ohne Anwendung von Druck einer Hitzehärtung unterziehen läßt.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Einsatz solcher Zusammen­ setzungen bei bestimmten Anwendungen zu einer Korrosion auf Trägern führt, wie Kupfer und sonstigen Metallen, die in der Vorrichtung vorhanden sind. Es besteht daher ein Bedarf für ein verbessertes Verfahren zur Bildung eines gesamten oder teilwei­ sen Schutzüberzuges auf einer Halbleitervorrichtung.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Bildung eines Schutzüberzugs auf einer Halbleitervorrichtung, das da­ durch gekennzeichnet ist, daß wenigstens ein Teil einer Halb­ leitervorrichtung mit einer härtbaren Zusammensetzung auf Basis eines Diorganopolysiloxans, bei welchem die siliciumgebundenen organischen Substituenten ausgewählt sind aus Methylgruppen, Phenylgruppen und Vinylgruppen, wobei wenigstens 70% der ge­ samten Substituenten Methylgruppen und 0,01 bis 2% Vinylgruppen sind, eines Füllstoffes und von Di-(p-methylbenzoyl)-peroxid versehen wird und diese Zusammensetzung dann gehärtet wird.

Bei den beim erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendenden Diorganopolysiloxanen sind wenigstens 70% der gesamten siliciumgebundenen Substituenten Methylgruppen und 0,01 bis 2%, vorzugsweise 0,04 bis 1%, der gesamten Substituenten Vinyl­ gruppen. Irgendwelche restliche Substituenten können Phenyl­ gruppen sein. Solche härtbare Polydiorganosiloxane sind in der Technik der Siliconelastomeren wohlbekannt, und Beispiele für geeignete Diorganopolysiloxane sind Copolymere aus Dimethyl­ siloxaneinheiten und Methylvinylsiloxaneinheiten, Copolymere aus Dimethylsiloxaneinheiten, Methylvinylsiloxaneinheiten und Methylphenylvinylsiloxaneinheiten, Copolymere aus Dimethyl­ siloxaneinheiten, Methylvinylsiloxaneinheiten und Trimethyl­ siloxaneinheiten sowie Copolymere aus Dimethylsiloxaneinheiten, Methylvinylsiloxaneinheiten und Diphenylsiloxaneinheiten.

Die beim erfindungsgemäßen Verfahren anzuwendenden Zusammen­ setzungen können einen oder mehrere Füllstoffe enthalten, wie sie bei der Herstellung von Siloxanelastomeren üblich sind, so­ fern diese Füllstoffe gegenüber den bei der Halbleitervorrich­ tung vorhandenen Trägern im wesentlichen inert sind. Zu ge­ eigneten Füllstoffen gehören verstärkende Siliciumdioxide, Magnesiumoxid, Ton, Diatomenerde und Calciumcarbonat. Unter Berücksichtigung der für den gehärteten Überzug gewünschten physikalischen und elektrischen Eigenschaften hat sich gezeigt, daß die besten Ergebnisse erhalten werden, wenn der Füllstoff fein vermahlener Quartz ist. Der Anteil der in den Zusammen­ setzungen verwendeten Füllstoffkomponente ist nicht besonders kritisch. Vorzugsweise wird der Füllstoff jedoch in einem Mengenanteil verwendet, der 5 bis 200 Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile des Diorganopolysiloxans ausmacht.

Gewünschtenfalls können die Füllstoffe zur Modifizierung ihrer Verträglichkeit mit den anderen Bestandteilen der Zusammen­ setzung oder Verbesserung ihrer Lagerstabilität behandelt sein.

Die Füllstoffe können vorbehandelt oder in situ behandelt sein, indem während des Anmischens der Zusammensetzung ein oder meh­ rere Behandlungsmittel zugegeben werden. Zur Behandlung der Füllstoffe geeignete Mittel sind dem mit der Herstellung von Siliconelastomeren vertrauten Fachmann bekannt, und hierzu gehören Silane, wie Dimethyldichlorsilan und Trimethyl­ ethoxysilan, Siloxane, wie cyclische Siloxane und hydroxylend­ ständige niedermolekulare Polydimethylsiloxane, und Silazane, wie Hexamethyldisilazan.

Das als Härtungsmittel vorhandene Di-(p-methylbenzoyl)-peroxid ist eine bekannte Verbindung und wird in US-A 47 43 671 be­ schrieben. Darin wird auch die Verwendung dieses Peroxids als Härtungsmittel für Siloxanelastomere offenbart, wobei darin die Anwendung solcher Elastomere als Schutzüberzüge für Halbleiter­ vorrichtungen jedoch weder beschrieben noch nahegelegt wird. Zur Erleichterung des Vermischens des Peroxids mit den restli­ chen Bestandteilen der Zusammensetzung wird das Peroxid vor­ zugsweise als Paste in einer geeigneten inerten Flüssigkeit, vorzugsweise einem Polydimethylsiloxan, angewandt, welche mit den anderen Komponenten verträglich ist. Das Peroxid wird in Mengen eingearbeitet, wie sie für die Härtung von Siloxanela­ stomeren mit Peroxiden üblich sind, und die Menge an Peroxid beträgt im allgemeinen 0,5 bis 6 Teile auf 100 Teile des Gesamtgewichtes aus dem Polydiorganosiloxan und dem Füllstoff.

Die erfindungsgemäß anzuwendenden härtbaren Zusammensetzungen können unter Verwendung üblicher Vorrichtungen zum Anmischen oder Compoundieren von Siloxanelastomeren hergestellt werden. Im Hinblick auf die beabsichtigte Anwendung der Zusammen­ setzungen als Überzugsmaterialien sollen die härtbaren Zu­ sammensetzungen eine solche Viskosität haben, daß sie sich mit einer entsprechenden Vorrichtung anwenden und/oder verbreiten lassen. Vor der Härtung sollen die Zusammensetzungen daher vorzugsweise eine Viskosität von etwa 10 000 bis etwa 500 000 mPa·s bei 25°C haben. Die gewünschte Viskosität läßt sich durch geeignete Auswahl der Viskosität der Polydiorganosiloxankompo­ nente und der Menge des Füllstoffs sowie sonstiger Verdickungs­ komponenten, die eingearbeitet werden, erreichen. Im allge­ meinen ist es bevorzugt, wenn das Polydiorganosiloxan eine Viskosität im Bereich von 5 bis 50 Pa·s bei 25°C hat und der Füllstoff in einer Menge von 30 bis 160 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile Polydiorganosiloxan angewandt wird.

Zur Beschichtung von Halbleitervorrichtungen nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren kann jede geeignete Technik angewandt werden. Normalerweise beinhaltet die Beschichtungstechnik ein einfaches Extrudieren eines Tropfens der Beschichtungszusammen­ setzung auf die Halbleitervorrichtung aus einer Spenderdüse. Nach erfolgter Anwendung wird die Zusammensetzung wenigstens teilweise durch Einwirkung erhöhter Temperaturen gehärtet. Eine Behandlung bei Temperaturen von etwa 100°C bis 200°C während etwa 5 Sekunden bis etwa 5 Minuten reicht gewöhnlich zur Här­ tung der Zusammensetzung aus. Die Behandlung bei erhöhten Temperaturen kann direkt mittels Lampen oder sonstiger wärme­ abstrahlender Quellen erfolgen und wird am besten vorgenommen, indem die überzogenen Vorrichtungen durch einen Heißlufttunnel geführt werden. An die anfängliche Härtungsstufe kann sich gewünschtenfalls eine Nachhärtung bei höherer Temperatur an­ schließen.

Die Erfindung wird im folgenden durch ein Beispiel erläutert, in welchem alle Teilangaben auf das Gewicht bezogen sind.

Beispiel

Man beschickt einen üblichen Mischer mit 42,0 Teilen eines Polydimethylsiloxans, bei dem an jedes endständige Siliciumatom eine Vinylgruppe gebunden ist und das eine Viskosität von 9000 mPa·s bei 25°C hat und 55,0 Teile eines silanbehandelten gemahlenen Quarzes, und vermischt das Ganze bis zur Bildung einer glatten Paste. Dieses Gemisch wird dann mit drei Teilen einer 50 gewichtsprozentigen Paste von Di-(p-methylbenzoyl)- peroxid in einem flüssigen Polydimethylsiloxan versetzt, wobei der Mischvorgang so lange fortgeführt wird, bis das Peroxid homogen im Gemisch verteilt ist.

Man gibt Mengen von etwa einem Gramm des so erhaltenen pasten­ förmigen Gemisches auf (i) ein Kupferblech und (ii) ein ver­ zinntes Kupferblech, worauf die so beschichteten Bleche zwecks Härtung und Nachhärtung des Gemisches zwei Stunden mit Heißluft von 150°C behandelt werden. Nach Abkühlung werden die gehärte­ ten Kautschukanteile entfernt und die Träger untersucht. Hier­ bei läßt sich auf den Trägern oder den Kautschukoberflächen, die vorher mit den Trägern in Kontakt waren, keine Korrosion oder Verschmutzung feststellen.

Vergleichsbeispiel

Zum Vergleich wird eine ähnliche elastomerbildende Zusammen­ setzung mit der Ausnahme hergestellt, daß das Di-(p-methyl­ benzoyl)-peroxid hier durch die gleiche Menge an 2,4 Dichlor­ benzoylperoxid ersetzt wird. Eine Menge von etwa einem Gramm dieser Zusammensetzung wird auf ein Kupferblech gegeben und zwei Stunden durch Behandlung mit Heißluft von 150°C gehärtet. Man läßt das Kupferblech abkühlen und entfernt das gehärtete Elastomer. Auf dem Kupfer zeigt sich dann eine Korrosion, während die Oberfläche des vorher mit dem Kupfer in Kontakt befindlichen Elastomers intensiv grün gefärbt ist.

Claims (3)

1. Verfahren zur Bildung eines Schutzüberzugs auf einer Halb­ leitervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil einer Halbleitervorrichtung mit einer härtbaren Zusammensetzung auf Basis eines Diorganopolysiloxans, bei welchem die siliciumgebundenen organischen Substituenten ausgewählt sind aus Methylgruppen, Phenylgruppen und Vinylgruppen, wobei wenigstens 70% der gesamten Substi­ tuenten Methylgruppen und 0,01 bis 2% Vinylgruppen sind, eines Füllstoffes und von Di-(p-methylbenzoyl)-peroxid versehen wird und diese Zusammensetzung dann gehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff fein gemahlener Quartz ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die härtbare Zusammensetzung eine Viskosität von 10 000 bis 500 000 mPa·s bei 25°C hat.