DE69114808T2 - Harzummantelte Halbleiteranordnung. - Google Patents

Harzummantelte Halbleiteranordnung.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Gießharz ummantelte Halbleiteranordnungen, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben sind, und insbesondere auf eine Gießharz ummantelte Halbleiteranordnung, die so verbessert ist, daß keine flüchtigen fehlerhaften oder falsch funktionierenden Elemente verursacht werden.
  • In einer herkömmlichen Harz ummantelten Halbleiteranordnung trat mit Miniaturisierung der Halbleiterelemente ein Problem auf, das flüchtige fehlerhafte oder falsch funktionierende Elemente aufgrund von Spannungen durch das ummantelnde Harz verursacht werden. Zum Lösen des Problemes ist im Stand der Technik vorgeschlagen, bei dem ein Spannungspufferfilm, der aus einer Harzschicht gebildet ist, gebildet wird und die Oberflächen der Elemente bedeckt.
  • Figur 3A ist eine Draufsicht auf einer Halbleiteranordnung, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift 55-111148 offenbart ist, die der erste Stand der Technik ist, und Figur 3B ist eine Querschnittsansicht entlang der IIIB-Linie in Figur 3A. Es wird Bezug genommen auf die Figuren, ein Siliziumdioxidfilm 3 ist auf einer Oberfläche eines Halbleitersubstrates 1 gebildet. Öffnungen sind für die Bildung einer Basiselektrode 16 und eine Emitterelektrode 4 in dem Siliziumdioxidfilm 3 vorgesehen. Die Basiselektrode 16 und die Emitterelektrode 4 sind so vorgesehen, daß sie die Öffnungen ausfüllen Ein Metallfilmkörper 12 ist so gebildet, daß er die Basiselektrode 16 umgibt. Ein Anschlußdraht 8 ist mit der Emitterelektrode 4 verbunden. Ein Phenylsilicon-Leiterpolymerfilm 56, der eine Harzschicht als Unterschicht ist, ist auf dem Halbleitersubstrat 1 vorgesehen, wobei er die Emitterelektrode 4, die Basiselektrode 16 und den Metallfilmkörper 12 bedeckt. Der Phenylsilicon-Leiterpolymerfilm 56 wird gebildet, indem eine Anisollösung von Phenylsilicon-Leiterpolymer auf das Halbleitersubsürat 1 aufgebracht wird. An der Rückseite des Halbleitersubstrates 1 ist ein Leitungsrahmen 11 für externe Aufnahmeelektroden befestigt. Die Gesamtheit der Halbleiteranordnung ist in einem Gießharz 9 vergraben.
  • Bei der oben beschriebenen herkömmlichen Anordnung ist der Metallfilmkörper 12 zum Zwecke des Verhinderns gebildet, das Wasser, das das Gießharz 9 durchdringt, die Anhafteigenschaft zwischen dem Phenylsilicon-Leiterpolymerfilm 56 und dem Siliziumdioxidfilm 3 verschlechtert. Wenn kein Metallfilmkörper 12 vorgesehen ist, tritt Wasser, da die Anhafteigenschaft zwischen dem Phenylsilicon-Leiterpolymerfilm 56 und dem Siliziumdioxidfilm 3 schwach ist, in die Schnittstelle dieser Filme ein, das weiter die Basiselektrode 16 erreicht. Als Resultat wird eine inverse Durchbruchsspannung zwischen Basis und Kollektor erzeugt, so daß die Anordnung nicht die Funktion als eine Halbleiterschaltung ausführen kann. Folglich ist die Bildung des Metallfilmkörpers 12 wesentlich. Andererseits hat es jedoch Probleme gegeben, daß es die Struktur komplex und den Herstellungsvorgang kompliziert macht.
  • Die Halbleiteranordnung weist auch ein Problem auf, das ihre Zuverlässigkeit verringert wird, da, weil der Silicon-Leiterpolymerfilm 56 auf der Oberfläche des Halbleitersubstrates gebildet wird, nachdem der Anschlußdraht 8 mit der Emitterelektrode 4 verbunden ist, es keinen Spannungspufferfilm auf der Oberfläche des Halbleitersubstrates 1 in den Prozessen bis zu dieser Zeit gibt.
  • Figuren 4A bis 4F stellen in Querschnittsansichten Schritte des Herstellens einer Halbleiteranordnung dar, die mit dem Organo- Silikon-Leiterpolymer versehen ist und die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift 55-50645 offenbart ist, die den zweiten Stand der Technik darstellt.
  • Es wird Bezug genommen auf Figur 4A, ein Basisbereich 13 und ein Emitterbereich 14 werden in einer Oberfläche eines Halbleitersubstrates 1 (Siliziumsubstrat) gebildet.
  • Es wird Bezug genommen auf Figur 48, eine Cyclohexanon-Lösung eines Organo-Silikon-Leiterpolymeres (ein Polymer, das erhalten wird, indem eine Mischung aus Phenyltriethoxysilan und γ-Phenylaminopropyltriethoxysilan erwärmt wird) mit einer Schleuder auf die Oberfläche des Halbleitersubstrates 1 aufgebracht wird, das zum Bilden eines Organo-Silikon-Polymerfilmes 106 getrocknet wird.
  • Es wird Bezug genommen auf Figur 4C, ein Photolack 7 mit Öffnungen an Stellen, die oberhalb von Aufnahmeelektrodenlöchern eines Kollektorbereiches 1a, Basisbereiches 13 und Emitterbereiches 14 angeordnet sind, wird auf dem Organo-Silikon-Polymerfilm 106 gebildet.
  • Es wird Bezug genommen auf Figuren 4C und 4D, indem der Photolack 7 als eine Maske benutzt wird, wird der Organo-Silikon-Polymerfilm 106 unter Benutzung von 1,1,1-Trichlorethan geätzt. Als nächstes wird, wobei der Photoresist 7 entfernt wird, eine Wärmebehandlung bei 350ºC während einer Stunde angewendet, so daß ein vernetzter Organo-Silikon-Leiterpolymerfilm 106 gebildet wird.
  • Es wird Bezug genommen auf Figur 4E, ein Aluminiumverdampfungsfilm 15 wird auf dem Halbleitersubstrat 1 so gebildet, daß die Öffnungen des Organo-Silikon-Polymerfilmes 106 aufgefüllt werden, und ein Photolack 7 mit einer vorbestimmten Form wird auf dem Aluminiumverdampfungsfilm 15 gebildet.
  • Es wird Bezug genommen auf Figuren 4E und 4F, indem der Photolack 7 als eine Maske benutzt wird, wird der Aluminiumverdampfungsfilm 15 geätzt und darauf folgend der Photolack 7 entfernt, wobei eine Aluminiumelektrode 4 gebildet wird.
  • Gemäß dem oben beschriebenen zweiten Stand der Technik werden die Elemente bei dem Vorgang geschützt, da der Organo-Silikon- Polymerfilm 106, der ein Spannungspufferfilm ist, auf der Oberfläche des Halbleitersubstrates 1 gebildet wird. Bei dem zweiten Stand der Technik hat es jedoch die unten beschriebenen Probleme gegeben.
  • Das heißt, wie in Figuren 4C und 4D gezeigt ist, 1,1,1-Trichlorethan wird zum Ätzen des Organo-Silikon-Polymerfilmes 106 eingesetzt. 1,1,1-Trichlorethan erzeugt Wasserstoffchlorid, das in einer Reaktion mit Wasser korrodierend wirkt und sich leicht mit Feuer zum Erzeugen eines Gases wie Wasserstoffchlorid zersetzt. Da 1,1,1-Trichlorethan solche Eigenschaften aufweist, hat es Probleme derart gegeben&sub1; daß es mit großer Vorsicht gehandhabt werden muß, und die Auswahl der Materialien einer Ätzvorrichtung und eines Ätzbehälters ist begrenzt. Weiterhin ist bei dem zweiten Stand der Technik, obwohl es klar gemacht ist, daß der Leckstrom zwischen Source und Drain stabil ist, selbst wenn die Anordnung unter Bedingungen hoher Temperatur gehalten wird, es nicht klar, ob die Elemente gegen Spannung des Gießharzes geschützt sind.
  • Aus der DE-A-38 OS 490 ist eine harzummantelte Halbleiteranordnung bekannt, die die Merkmale des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 aufweist. Diese Entgegenhaltung definiert nicht die Endgruppen des zum Bilden des Spannungspufferfilmes benutzten Polymeres. Die Entgegenhaltung definiert nicht die Verbindung zwischen dem anorganischen Film und dem Spannungspufferfilm.
  • Aus der JP-A-63-120774 ist ein Leiterpolymer der allgemeinen in Anspruch 1 gegebenen Formel bekannt, bei dem die Endgruppen R2 als Wasserstoff gewählt werden können.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine harzummantelte Halbleiteranordnung mit hervorragenden Feuchtigkeitswiderstand und hoher Zuverlässigkeit vorzusehen.
  • Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine harzummantelte Halbleiteranordnung vorzusehen, die in der Anhafteigenschaft zwischen einem Spannungspufferfilm zum Schützen eines Elementes vor Spannung des Gießharzes und einem Halbleitersubstrat verbessert ist, wodurch Wasser daran gehindert wird, in die Zwischenschicht einzutreten.
  • Es ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine harzummantelte Halbleiteranordnung zu erhalten, die einen Organo-Silikon-Leiterpolymerfilm aufweist, der gebildet werden kann, indem kein 1,1,1-Trichlorethan benutzt wird.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine harzummantelte Halbleiteranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
  • In der Formel (1) nach Anspruch 1 ist die Substitutionsgruppe R bevorzugt eine Phenylgruppe, eine Phenylhalidgruppe, eine Methylphenylhalidgruppe oder eine Alkylgruppe wie Methyl, Propyl, Butyl, Amylhexyl. Ein Organo-Silikon-Leiterpolymer mit einer Hydroxlgruppe an seinem Ende weist Eigenschaften auf, die sich entsprechend dem Unterschied seiner Seitenkette unterscheiden. Zum Beispiel ist bei einem Polymer mit einer Phenylgruppe als eine Substitutionsgruppe R die Wärmefestigkeit um 50ºC oder mehr im Vergleich zu einem Polymer mit einer Methylgruppe als Substitutionsgruppe R erhöht. Folglich ist im Hinblick der Wärmefestigkeit für eine Wärmebehandlung nach der Bildung eines Spannungspufferfilmes ein Organo-Silikon-Leiterpolymer mit einer Phenylgruppe als die Seitenkette das Geeigneteste.
  • Das Organo-Silikon-Leiterpolymer, bei dem die Seitenkette eine Phenylgruppe ist, weist auch einen Vorteil derart auf, daß es leicht ein Polymer mit einem hohen Molekulargewicht im Vergleich zu einem Organo-Silikon-Leiterpolymer darstellt, bei dem die Seitenkette eine Methylgruppe ist.
  • In der Formel (1) ist n eine ganze Zahl, die bevorzugt eine ganze Zahl ist, die so ausgewählt ist, daß das gewichtsgemittelte Molekulargewicht des Organo-Silikon-Leiterpolymers einhunderttausend oder mehr ist. Dieses ist so, da ein Spannungspufferfilm einen gewissen Betrag von Filmdicke zum Puffern der Spannung von Gießharz benötigt. Damit ein Spannungspufferfilm erzeugt wird, der das Auftreten von Rissen unterdrücken kann und eine notwendige Filmdicke aufweist, muß das gewichtsgemittelte Molekulargewicht eines Organo-Silikon-Leiterpolymeres notwendigerweise einhunderttausend oder mehr sein. Während jedoch die Filmbildungseigenschaft mit einer Zunahme des Molekulargewichtes verbessert wird, gibt es ein Problem, daß das Ätzen schwieriger wird. Daher ist das gewichtsgemittelte Molekulargewicht des Organo-Silikon-Leiterpolymeres bevorzugt mindestens einhunderttausend und höchstens zweihunderttausend. Die Effekte der vorliegenden Erfindung werden unten beschrieben.
  • Allgemein wird ein anorganischer Film wie ein Siliziumoxidfilm, ein Siliziumnitridfilm oder ähnliches als letzter Schutzfilm auf einem Substrat gebildet, auf dem ein Spannungspufferfilm gebildet ist. Eine Menge von Hydroxylgruppen existiert auf der Oberfläche des anorganischen Filmes. Gemäß der vorliegenden Erfindung tritt eine chemische Reaktion (Dehydrierungsreaktion) zwischen der Hydroxylgruppe auf der Substratoberfläche und der Hydroxylgruppe des Organo-Silikon-Leiterpolymeres auf, wodurch eine starke Verbindung der beiden resultiert, da der Spannungspufferfilm aus einem Organo-Silikon-Leiterpolymer mit einer Hydroxylgruppe an seinem Ende gebildet ist. Folglich wird die Anhafteigenschaft eines Spannungspufferfilmes, der aus dem Organo-Silikon-Leiterpolymer gebildet ist, und dem unterliegenden Substrat verbessert. Als Resultat wird das Problem, daß Wasser in die Zwischenschicht des Spannungspufferfilmes und des unterliegenden Substrates eintritt, gelöst, was zu einer Verbesserung des Feuchtigkeitswiderstandes einer Halbleiteranordnung führt.
  • Die vorangehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung, wenn sie in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird.
  • Figur 1 ist eine Querschnittsansicht einer harzummantelten Halbleiteranordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Figuren 2A - 2D sind Teilschnittansichten einer Halbleiteranordnung in den entsprechenden Schritten in der Reihenfolge eines Herstellungsverfahrens der in Figur 1 gezeigten Halbleiteranordnung.
  • Figur 3 ist eine Draufsicht auf eine herkömmliche harzummantelte Halbleiteranordnung und Figur 38 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IIIB-IIIB in Figur 3A.
  • Figuren 4A - 4F sind Teilschnittansichten einer Halbleiteranordnung in den entsprechenden Schritten in der Reihenfolge eines Herstellungsverfahrens einer Halbleiteranordnung gemäß einem anderen herkömmlichen Beispiel.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
  • Figur 1 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleiteranordnung, die mit Gießharz eingekapselt ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Es wird Bezug genommen auf Figur 1, ein unterliegender Isolierfilm 3 ist auf einem Halbleitersubstrat 1 gebildet. Eine Öffnung ist in einem Teil des unterliegenden Isolierfilmes 3 vorgesehen, und ein Transistor 2 ist in der Öffnung gebildet. Eine Aluminiumverbindung 4 ist auf dem unterliegenden Isolierfilm 3 gebildet. Ein Teil der Aluminiumverbindung 4 ist mit Source/Drainbereichen des Transistors 2 verbunden. Die Aluminiumverbindung 4 enthält einen Kontaktierungsanschluß 4a. Ein endgültiger Schutzfilm 5, der Transistor 2 und die Aluminiumverbindung 4 bedeckt, ist zum Schützen des Transistors 2, der Aluminiumverbindung 4 usw. über der gesamten Oberfläche des Halbleitersubstrates 1 vorgesehen. Der endgültige Schutzfilm 5 weist eine Öffnung zum Freilegen eines Teiles des Kontaktierungsanschlusses 4a auf. Ein Organo-Silikon-Leiterpolymerfilm 6, der als Spannungspufferfilm dient, der durch die folgende Strukturformel (1) dargestellt ist, der ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 150,000 aufweist, ist auf dem endgültigen Schutzfilm 5 gebildet.
  • Die Filmdicke des Organo-Silikon-Leiterpolymerfilmes 6 beträgt ungefähr 4um. Eine Öffnung 6a zum Freilegen des Kontaktierungsanschlusses 4a ist in dem Organo-Silikon-Leiterpolymerfilm 6 vorgesehen. Ein Anschlußdraht 8 ist mit dem Kontaktierungsanschluß 4a durch die Öffnung 6a verbunden. Die Gesamtheit der Halbleiteranordnung wird mit Gießharz 9 eingekapselt. Ein Füllmittel 10 ist in das Gießharz 9 gefüllt.
  • Gemäß einer Anordnung der Ausführungsform wird eine chemische Reaktion zwischen Hydroxylradikalen, die auf der Oberfläche des endgültigen Schutzfilmes 4 vorhanden sind, und Hydroxylradikalen des Organo-Silikon-Leiterpolymerfilmes 6 durch Wärmebehandlung verursacht, was in der Bildung einer starken Kovalenzbindung zwischen den beiden resultiert, da der Organo-Silikon-Leiterpolymerfilm 6 eine Hydroxylgruppe an seinem Ende enthält, wie durch die Formel (1) gezeigt ist. Folglich wird die Anhafteigenschaft zwischen dem Organo-Silikon-Leiterpolymerfilm 6, der ein Spannungspufferfilm ist, und dem endgültigen Schutzfilm 5 verbessert. Als Resultat tritt Wasser nicht in die Zwischenschicht des Organo-Silikon-Leiterpolymerfilmes 6 und des endgültigen Schutzfilmes 5 ein, wodurch eine Verbesserung des Feuchtigkeitswiderstandes der Halbleiteranordnun g resultiert.
    • Beispiel 1
  • Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Figuren 2A - 2D ein Herstellungsverfahren der Halbleiteranordnung, die mit dem Gießharz eingekapselt ist, wie in Figur 1 gezeigt ist, beschrieben.
  • Es wird Bezug genommen auf Figur 2A, ein unterliegender Isolierfilm 3 wird auf einem Halbleitersubstrat 1 gebildet. Eine Öffnung wird zum Bilden eines Transistors 2 in dem unterliegenden Isolierfilm 3 vorgesehen, und ein Transistor 2 wird in der Öffnung gebildet. Eine Aluminiumverbindung 4 mit einem Kontaktierungsabschnitt 4a wird auf dem unterliegenden Isolierfilm 3 gebildet. Ein endgültiger Schutzfilm 5, der den Transistor 2 und die Aluminiumverbindung 4 bedeckt, wird zum Schützen des Transistors 2 und der Aluminiumverbindung 4 oberhalb des Halbleitersubstrates 1 gebildet. Der endgültige Schutzfilm 5 ist ein anorganischer Film wie zum Beispiel ein Siliziumoxidfilm oder Siliziumnitridfilm, der viele Hydroxylgruppen auf seiner Oberfläche aufweist. Der endgültige Schutzfilm 5 wird selektiv zum Freilegen des Kontaktierungsanschlusses 4a geätzt. Zum Bedecken des endgültigen Schutzfilmes 5 wird eine Anisollösung (die mit einer Konzentration von 25 Gew% vorbereitet ist) eines Organo-Silikon-Leiterpolymers mit Hydroxylgruppen an seinen Enden, das durch die obige Formel (1) gezeigt ist, das das gewichtsgemittelte Molekulargewicht von 150.000 aufweist, durch Schleuderbeschichtung auf dem Halbleitersubstrat 1 abgeschieden zum Bilden eines Organo-Silikon-Leiterpolymerfilmes 6 von 4um. Darauf folgend wird eine Thermobehandlung bei 250ºC während 30 Minuten angewendet.
  • Ein Herstellungsverfahren des durch die Formel (1) gegebenen Organo-Silikon-Leiterpolymers wird später als ein Referenzbeispiel 1 beschrieben. Das in dem Beispiel 1 benutzte Organo-Silikon-Leiterpolymer enthält Alkalimetall, Eisen, Blei, Kupfer bzw. Wasserstoffhalogenide der Inhalte von 1ppm oder weniger, und Uran bzw. Thorium der Inhalte von 1ppb oder weniger.
  • Als nächstes wird Bezug genommen auf Figur 2B, nachdem er auf Zimmertemperatur gebracht wurde, wird ein Photolack 7, z.B. ein Positivphotolack OFPR800 "hergestellt von Tokyo Oka Kabushiki Kaisha) auf den Organo-Silikon-Leiterpolymerfilm 6 aufgebracht (die Filmdicke wird zu 5um gemacht). Unter Belichten unter Benützung einer Maske (nicht gezeigt) und der Alkalientwicklung wird ein Abschnitt des Photolackes 7, der auf dem Kontaktierungsanschluß 4a angeordnet ist, selektiv entfernt. Darauffolgend wird die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrates 1 ohne Benutzung einer Maske mit ultravioletten Strahlen bestrahlt.
  • Es wird Bezug genommen auf Figuren 2B und 2C, unter Benutzung einer Anisol-/Xylenmischungslösung, in der die Konzentration des Anisol 30 Volumen% beträgt, wird die Schleuderentwicklung (Ätzen des Anorganosilicon-Leiterpolymerfilmes 6 unter Benutzung eines Photolackes 7 als Maske) während einer Minute durchgeführt. Darauf folgend wird der Photolack 7 unter Benutzung eines n-Butylacetates entfernt, und eine Wärmebehandlung wird bei 350ºC während einer Stunde angewendet. Es wird Bezug genommen auf Figur 2C, ein Organo-Silikon-Leiterpolymerfilm 6, der ein Spannungspufferfilm ist, wird somit gebildet, wobei er einen Teil mit der Ausnahme des Kontaktierungsanschlusses 4a bedeckt.
  • Es wird Bezug genommen auf Figur 2D, der Kontaktierungsanschluß 4A und ein Leitungsrahmen (nicht gezeigt) werden miteinander mit einem Anschlußdraht 8 verbunden. Darauf folgend wird die ganze Halbleiteranordnung mit einem Gießharz 9, in das Füllmittel eingefüllt werden, eingekapselt.
  • Bei der Untersuchung von flüchtigen Fehlern der Transistoren der Halbleiteranordnungen, die auf diese Weise hergestellt wurden, war der Anteil der Fehler 0%.
  • Weiter wurde ein Druckkochertest während 1000 Stunden unter den Bedingungen von 220ºC und 2 Atmosphären Druck für die harzummantelte Halbleiteranordnung, die mit dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt worden war, ausgeführt. Bei einem Öffnen der Harzabdichtung zur Untersuchung des Inneren wurden keine Ungewöhnlichkeiten gefunden.
  • Wärmeschocks (HIS) von -196ºC und 260ºC werden während einer Stunde bei den entsprechenden Temperaturen angelegt, was 500 mal wiederholt wurde. Beim Öffnen des Halbleiters zur Untersuchung des Inneren zeigte keine Ungewöhnlichkeiten.
  • Wie oben beschrieben wurde konnte bei der in Figur 1 gezeigten harzummantelten Halbleiteranordnung die Spannungen des Gießharzes 9 gepuffert werden, und weiterhin konnte Risse des endgültigen Schutzfilmes 5 und eine mechanische Deformation der Aluminiumverbindung 4 verhindert werden. Auch die Fehlfunktionen der Transistoren aufgrund der lokalen Spannungen durch das Füllmittel 10 konnten verhindert werden.
    • Vergleichsbeispiel 1
  • Zum Vergleich mit der im Beispiel 1 erhaltenen Halbleiteranordnung werden eine Halbleiteranordnung mit überhaupt keinem Spannungspufferfilm und einer Halbleiteranordnung, bei der ein durch die Formel (1) ausgedrückte Organo-Silikon-Leiterpolymerfilm 6 mit einer Filmdicke von 2um vorgesehen wird, vorbereitet. Diese zwei Arten von Vergleichsbeispielen wurden unter den gleichen Bedingungen wie jene in Beispiel 1 mit der Ausnahme des Organo-Silikon-Leiterpolymerfilmes hergestellt. Bei der Untersuchung des Fehleranteiles der zwei Arten von Transistoren wurde offengelegt, daß die Halbleiteranordnung mit keinem Organo-Silikon-Leiterpolymerfilm einen Fehleranteil von 5% hat. Die Halbleiteranordnung mit einem Organo-Silikon-Leiterpolymer mit einer Filmdicke von 2um hat 3% Fehler. Dieser Vergleichstest zeigt klar, daß ein durch die Formel (1) gezeigte Organo-Silikon-Leiterpolymerfilm bevorzugt mit einer Filmdicke von 4um oder mehr gebildet wird. Bei einem anderen Experiment wird gezeigt, daß die Filmdicke bevorzugt mit 10um oder weniger gebildet wird.
    • Vergleichsbeispiel 2
  • Zum Vergleich mit der durch das Beispiel 1 erhaltenen Halbleiteranordnung wird eine Halbleiteranordnung (ein Vergleichsbeispiel 2) vorbereitet, die Alkalimetall, Eisen, Blei, Kupfer und Wasserstoffhalogenide von 10ppm enthält und durch die Formel (1) ausgedrückt wird. Andere Herstellungsbedingungen waren die gleichen wie die in Beispiel 1. Ein Druckkochertest ist für das Vergleichsbeispiel 2 durchgeführt worden, und dann ist das ummantelnde Harz für eine Untersuchung der Innenseite geöffnet worden, dann wurde Korrosion des Aluminiums bei einem Öffnen eines Kontaktanschlusses gefunden.
    • Vergleichsbeispiel 3
  • Zum Vergleich mit der in dem Beispiel 1 erhaltenen Halbleiteranordnung wurde eine Halbleiteranordnung, bei der ein Organo-Silikon-Leiterpolymerfilm 6 nur auf einem Halbleiterelement gebildet wird, als ein Vergleichsbeispiel 3 dargestellt. Mit der Ausnahme, daß das Organo-Silikon-Leiterpolymer nur auf einem Halbleiterelement gebildet wird, war die Struktur die gleiche wie die von Beispiel 1. Keine Fehler wurden in dem Transistor des Vergleichsbeispieles 3 gefunden, aber bei einem Wärmeschocktest des Vergleichsbeispieles 3 wird die Außenseite des Kontaktierungsanschlusses deformiert und Risse in dem endgültigen Schutzfilm 5 wurden gefunden. Das heißt, es erscheint, daß die thermischen Spannung von dem Gießharz 9 insbesondere auf einen Endabschnitt eines Elementes wirken, und das Vergleichsbeispiel 3, das an jenem Abschnitt keinen Spannungspufferfilm aufweist, wahrscheinlich unter Fehlern leidet.
    • Vergleichsbeispiel 4
  • Zum Vergleich mit der durch das Beispiel 1 erhaltenen Halbleiteranordnung wurde eine Halbleiteranordnung dargestellt, bei der ein Organo-Silikon-Leiterpolymerfilm 6 wie bei dem Beispiel 1 durch das Tropfverfahren gebildet wird (ein Vergleichsbeispiel 4). In diesem Fall war die Steuerung der Filmdicke schwierig. Andere Bedingungen waren die gleichen wie jene in dem Beispiel 1. Beim Durchführen des Wärmeschocktestes des Vergleichsbeispieles 4 wurde eine gefunden, bei der der Verbindungsdraht 8 von Kontaktierungsanschluß 4a gelöst war.
    • Vergleichsbeispiel 5
  • Das durch die Formel (1) ausgedrückte Organo-Silikon-Leiterpolymer mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 250.000 wurde vorbereitet. Indem das Polymer benutzt wurde, wurde eine Musterbildung eines Organo-Silikon-Leiterpolymerfilmes 6 durchgeführt, wie in Figuren 2B und 2C gezeigt ist. Unter Benutzung einer Anisol-/Xylenmischungslösung, in der die Anisolkonzentration 30 Volumen% beträgt, wurde eine Organo-Silikon-Leiterpolymerfilm mit einer Filmdicke von 4um geätzt. Nachdem der Ätzvorgang während 3 Minuten durchgeführt wurde, wurden jedoch noch Reste gefunden. Ebenfalls war die Erosion des Seitensätzens und eines Photolackendabschnittes deutliche. Selbst bei der Benutzung einer Anisol-/Xylenmischungslösung, in der die Anisolkonzentration 50 Volumen% beträgt, dauert die Ätzzeit ungefähr 2 Minuten, und die Musterform war auch nicht gut.
    • Vergleichsbeispiel 6
  • Ein Organo-Silikon-Leiterpolymer, das durch die Formel (1) gezeigt wird, wurde mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 70.000 dargestellt. Zum Erhalten eines Filmes mit einer Filmdicke von 4um durch Schleuderbeschichten des Polymeres auf ein Halbleitersubstrat sollte die Lösungskonzentration notwendiger 35 Gew% oder mehr sein. Nach dem Schleuderbeschichten wurde Risse in dem Film verursacht, in dem eine Wärmebehandlung bei 350ºC angewandt wurde. Die Filmdicke war auch nicht gleichförmig.
    • Vergleichssbeispiel 7
  • Zum Vergleichen der Anhafteigenschaften wurde der Schachbrettest der JIS-K5400 durchgeführt. Ein Film mit einer Filmdicke von 4um wurde oberhalb eines Siliziumsubstrates gebildet, auf dem ein Isolierfilm, der der gleiche wie der endgültige Schutzfilm ist, abgeschieden wird, indem ein Organo-Silikon-Leiterpolymer mit einer Hydroxylgruppe an seinen Enden (das gewichtsgemittelte Molekulargewicht 150.000> benutzt wurde, das durch die Formel (1) gezeigt wird. Auf der anderen Seite wurde auf einem Substrat, das das gleiche wie das oben erwähnte war, ein Film mit einer Filmdicke von 4um gebildet, in dem ein Organo-Silikon-Leiterpolymer mit einer Ethoxygruppe an seinen Enden benutzt wurde (das gewichtsgemittelte Molekulargewicht 150.000). Eine Wärmebehandlung bei 350ºC wird entsprechend daran während einer Stunde zum Bilden der Filme angelegt. Beim Durchführen eines Druckkochertestes unter den Bedingungen von 120ºC und 2 Atmosphären Druck wurde herausgefunden, daß 50% der Probe mit Ethoxygruppen an den Enden unter einer Trennung in 100 Stunden litt. Auf der anderen Seite wurde überhaupt keine Trennung, selbst nachdem 1000 Stunden vergangen waren, in der Probe mit den Hydroxylgruppen an ihren Enden verursacht. Das heißt, das Resultat zeigt, daß Wasser nicht zwischen den Organo-Silikon- Leiterpolymerfilm 6 und den endgültigen Schutzfilm 5 kommt, wenn das Organo-Silikon-Leiterpolymer mit einer Hydroxygruppe an seinen Enden benutzt wird, das durch die Formel (1) ausgedrückt wird.
    • Vergleichsbeispiel 8
  • Bei einem Organo-Silikon-Leiterpolymer mit einer Hydroxygruppe an den Enden, wie es durch die Formel (1) gezeigt ist, werden ein Organo-Silikon-Leiterpolymer mit einer Phenylgruppe in seiner Seitenkette (im folgenden als Phenyl-Leiterpolymer bezeichnet) und ein Organo-Silikon-Leiterpolymer mit einer Methylgruppe in seiner Seitenkette (im folgenden als Methyl-Leiterpolymer bezeichnet) hergestellt zum Vergleichen der Wärmefestigkeit. Filme des Phenyl-Leiterpolymers und des Methyl-Leiterpolymers (von denen jedes ein Gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 120.000 aufweist) mit Filmdicken von 3um werden auf Siliziumsubstraten zum Darstellen von Quadraten gebildet, von denen jedes eines Seite von looum aufweist. Nachdem er während einer Stunde bei 500ºC in einer N&sub2;-Heizkammer belassen wurde, wurde die Änderung in der Filmdicke geprüft. Die Filmdicke des Methyl-Leiterpolymeres war im Vergleich mit der ursprünglichen um 15% verringert, aber die Filmdicke des Phenyl-Leiterpolymeres war nicht verringert.
    • Referenzbeispiel 1
  • Das Organo-Silikon-Leiterpolymer mit einer Hydroxylgruppe an seinen Enden, das durch die Formel (1) angezeigt ist, wird durch das Verfahren hergestellt, das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift 1-92224 offenbart ist. Der Umriß davon wird im folgenden beschrieben. Das Material, Phenyltrichlorsilan wurde bei einer Temperatur von 81 - 82ºC unter verringerten Druck von 15mmHg und unter Stickstoffatmosphäre destilliert. Das destillierte Phenyltrichlorsilan (317,49) und Methylisobutylketon der ELSS-Klasse von 960 ml wurden gemischt. Die Mischungslösung wird in eine Flasche mit 4 Öffnungen und einer Kapazität von 2 Litern gegeben, an der ein Einfülltrichter, ein Thermometer und ein Rührer angebracht sind, und auf 20ºC gekühlt. Als nächstes wird unter Kühlen zum Aufrechterhalten der Temperatur und Rühren ultrareines Wasser von 200 ml allmählich während 1 - 3 Stunden eingetropft. Zu dieser Zeit wurde beträchtlich Wasserstoffchlorid erzeugt. Nach dem Tropfen unter Beibehalten des Rührens während weiterer 2 Stunden war die Hydrolysereaktion beendet. Die Prepolymerlösung wird zu einem Trenntrichter bewegt und ruhig gelassen zum Absetzen der Prepolymerlösung in zwei Schichten. Als nächstes wurde die Wasserschicht einschließlich eines großen Betrages von Wasserstoffchlorid als die untere Schicht entfernt zum Sammeln einer organischen Schicht, die das Prepolymer enthielt. Ultrareines Wasser des gleichen Volumens wie die der organischen Schicht wird zu der organischen Schicht hinzugegeben, wobei Durchdringung stattfinden, und gewaschen. Die Waschbehandlung wurde 5 mal wiederholt, und dann wurde der Betrag von Verunreinigungen, die in dem Prepolymer nach dem Waschen enthalten waren, durch einen Ionenchormatographyanalyseapparat analysiert (hergestellt von Yokokawa Hokushin Denki Kabushiki Kaisha, Modellnr.: IC-500).
  • Als Resultat war der Gehalt von Chlorionen in dem Prepolymer ungefähr 1000ppm jedes Mal bei dem ersten Waschen und 1ppm oder weniger bei dem dritten Waschen. Die Konzentration der Kaliumionen wird ebenfalls mit der Zahl der Waschungen verringert, sie betrug 1ppm oder weniger nach der dritten Waschung.
  • Als nächstes wurde das gewichtsgemittelte Molekulargewicht des Prepolymers gemessen, indem Gel-Durchdringungschromatography benutzt wurde (erzeugt von Nihon Buko Kabushiki Kaisha, Modellnr. DRI-ROTARVI). Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht des Prepolymers betrug 3900. Die Beträge der in dem Prepolymer nach dreimaligem Waschen enthaltenen Verunreingigungen waren: Natrium, Kalium, Eisen, Kupfer, Blei und Chlor, jeder Inhalt 1ppm oder weniger, und jeder Inhalt von Uran und Thorium, die radioaktive Elemente sind, betrug 1pppb oder weniger.
  • Als nächstes wurde die chemische Struktur des Pepolymers untersucht mit einem Infrarotanalysegerät (hergestellt von Nihon Bunko Kabushiki Kaisha: FT-IR-III-Typ). Da eine Doppelspitze, die der Siloxanbindung zugeordnet wird, in der Nähe von 1100cm&supmin;¹ gefunden wird, wird bestätigt, daß das Prepolymer eine Struktur aufweist, die durch die folgende allgemeine Formel ausgedrückt wird (in der Formel bezeichnet n eine ganze Zahl):
  • Wie oben beschrieben wurde wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Spannungspufferfilm aus einem Organo-Silikon-Leiterpolymer mit einer Hydroxylgruppe an seinen Enden gebildet, so daß eine chemische Reaktion durch eine Wärmebehandlung zwischen Hydroxylgruppen auf einer Oberfläche eines Substrates und Hydroxylgruppen des Organo-Silikon-Leiterpolymers verursacht wird, was in der Bildung einer starken kovalenten Bindung zwischen den beiden resultiert. Folglich ist die Anhafteigenschaft zwischen dem Organo-Silikon-Leiterpolymer, das ein Spannungspufferfilm ist, und einem unterliegenden Substrat verbessert. Als Resultat tritt Wasser nicht in die Zwischenschicht des Organo-Silikon-Leiterpolymers und des unterliegenden Substrates ein, was in einer Verbesserung der Feuchtigkeitswiderstandsfähigkeit einer Halbleiteranordnung resultiert.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung im einzelnen beschrieben und dargestellt ist, ist klar zu verstehen, daß dieses nur zur Illustration und als Beispiel dient und nicht als Begrenzung zu nehmen ist, der Umfang der vorliegenden Erfindung wird nur durch den Inhalt der beigefügten Ansprüche begrenzt.

Claims (9)

1. Halbleiteranordnung mit einer Ummantelung aus Gießharz (9) mit
einem Halbleitersubstrat (1) mit einer Hauptoberfläche;
einem Element (2), das auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates (1) gebildet ist;
einem anorganischen Film (5), der auf dem Halbleitersubstrat (1) so vorgesehen ist, daß das Element (2) zum Schützen des Elementes (2) bedeckt ist;
einem Spannungspufferfilm (6), der auf dem anorganischen Film (5) so vorgesehen ist, daß mindestens das Element (2) zum Schützen von mindestens dem Flemenü (2) vor der Spannung des Gießharzes (9) bedeckt ist;
wobei das Gießharz (9) die Halbleiteranordnung ummantelt zum vollständigen Einkapseln der Halbleiteranordnung;
dadurch gekennzeichnet daß
der Spannungspufferfilm (6) aus Organo-Silicon-Leiterpolymer gebildet ist, bei dem alle vier Endgruppen Hydroxylgruppen sind, das durch folgende allgemeine Formel ausgedrückt wird
(worin in der Formel R eine Substitutionsgruppe darstellt und n eine ganze Zahl darstellt); und
der Spannungspufferfilm (6) mit dem anorganischen Film (5) durch Kovalentbindungen verbunden ist, die durch Dehydrierung zwischen den vier Endhydroxylgruppen des Organo-Silikon-Halbleiterpolymers und den Hydroxylgruppen, die sich auf der Oberfläche des anorganischen Filmes (3) befinden, gebildet sind.
2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, bei der die Substitutionsgruppe R eine Phenylgruppe enthält.
3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, bei der die ganze Zahl n eine ganze Zahl derart ist, daß ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht des Organo-Silikon-Leiterpolymers 100.000 oder mehr ist.
4. Halbleiteranordnung nach Anspruch 3, bei der die ganze Zahl n eine ganze Zahl derart ist, daß das gewichtsgemittelte Molekulargewicht des Organo-Silikon-Leiterpolymers 100.000 bis 200.000 beträgt.
5. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, bei der eine Filmdicke des Spannungspufferfilmes (6) 4 bis 10um beträgt.
6. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, bei der ein Füllmaterial (10) in das Gießharz (9) gefüllt ist.
7. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, bei der
ein Gehalt von jedem von Alkalimetall, Eisen, Blei, Kupfer und Wasserstoffhalogenide 1ppm oder weniger beträgt und
ein Gehalt von jedem von Uran und Thorium 1ppb oder weniger beträgt.
8. Halbleiteranoronung nach Anspruch 1, bei der das Flement (2) einen Kontaktierungsanschluß (4a) enthält und der Spannungspufferfilm (6) über der gesamten Oberfläche des Halbleitersubstrates (1) nut der Ausnahme des Kontaktierungsanschlusses (4a) vorgesehen ist.
9. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, bei der der Spannungspufferfilm (6) durch Schleuderbeschichten gebildet ist.
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