JPH06268108A - ハーメチックシール集積回路 - Google Patents

ハーメチックシール集積回路

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JPH06268108A
JPH06268108A JP5226933A JP22693393A JPH06268108A JP H06268108 A JPH06268108 A JP H06268108A JP 5226933 A JP5226933 A JP 5226933A JP 22693393 A JP22693393 A JP 22693393A JP H06268108 A JPH06268108 A JP H06268108A
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JP
Japan
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silicon
ceramic
layer
integrated circuit
conductive layer
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JP5226933A
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Jack S Kilby
エス キルビイ ジャック
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Original Assignee
Dow Corning Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 標準化配置の外部接点を備えることができる
ハーメチックシール集積回路の提供。 【構成】 該集積回路は外部接点をもった回路サブアセ
ンブリから成る。その外部接点を囲むサブアセンブリの
表面に第１のセラミック不動態層が形成される。次に、
その外部接点と第１のセラミック不動態化層の部分の上
に非腐食性導電層が形成される。次に、その非腐食性導
電層および該非腐食性導電層によって被覆されなかった
第１の不動態化層の部分の上に第２のセラミック不動態
化層が形成される。最後に、その第２の不動態化層を前
記導電層まで腐食して集積回路を外部接触させる。本発
明は、上記集積回路の製造法にも関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ハーメチックシール集
積回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近の電子デバイスは多数の集積回路の
製造を要求するようになってきた。しかしながら、最近
の製造法はいくつかの欠点がある。第１に、集積回路は
その表面に無数のパターンの外部接点（ポンド・パッ
ド）を備えた広範囲の形状をもっている。接点パターン
の可変性のために、集積回路の単純化した試験およびバ
ーンインのための回路を装着する普通的方法が困難であ
った。第２に、集積回路は、水分、イオン、熱および摩
耗のような広範囲の環境条件にさらされることによって
容易に損われる。集積回路の上記環境条件にさらすのを
最小にすることによって集積回路の性能、信頼度および
寿命を高めるために、相当量の仕事が種々の保護手段に
向けられてきた。
【０００３】集積回路を保護する従来の方法は、パッケ
ージ又は回路盤との相互接続後に集積回路の密封又はエ
ンキヤプスレーションを含む。例えば、シリコーン、ポ
リイミド、エポキシド、他の有機物質およびプラスチッ
クの保護層を使用することが知られている。しかしなが
ら、かかる材料は、殆んどが環境の水分およびイオンを
浸透させるので極めて限定される。同様に、相互に接続
された回路はセラミック・パ−ケ−ジ内に密封されてい
る。この方法は装置の信頼度の向上には比較的有効であ
って、最近特定の用途に使用されている。しかしなが
ら、この方法に伴う寸法、重量およびコストの増加は電
子産業における広範囲な用途を妨げている。 電子デバ
イス上に軽量セラミック保護塗料の使用も示唆されてい
る。例えば、米国特許第４，７５６，９７７号および第
４，７４９，６３１号は、気密バリヤー用に水素シルセ
スキオキサンおよびシリケート・エステルからそれぞれ
誘導されたセラミック・シリカ塗料並びにさらに別のセ
ラミック層の使用を開示している。本発明者らは、かか
る塗料がウエーハの段階で集積回路に塗布されて、外部
接点が後で塗膜部分を除去することによって開放されて
も、得られた回路はハーメチックシールのままで高い信
頼度と寿命を示すことを見出した。
【０００４】ウエーハ段階での回路の保護も技術的に知
られている。例えば、製造された集積回路を化学蒸着法
によってシリカおよび／または窒化ケイ素のようなセラ
ミック材料でコーティングすることが知られている。こ
れらの被膜は、次に腐食されて接点を開放してリード線
を付加する。しかしながら、この方法で塗工したウエー
ハの信頼度および寿命は不充分である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、集積回
路の均一性および気密性に伴う前記問題点を、（１）集
積回路の原外部接点を非腐食性、導電層で密封し、
（２）この非腐食性、導電層を使用して回路の外部接点
を再配置することによって、外部接点の標準化配置を形
成させ、（３）回路表面の残部をセラミック不動態化被
膜で密封することによって解決した。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、標準化配置の
外部接点をもつことができるハーメチックシール集積回
路を提供する。これらの集積回路は外部接点を備えた回
路サブアセンブリから成る、外部接点を囲むそのサブア
センブリの表面には、第１のセラミック不動態化層が形
成される。次に、外部接点および第１のセラミック不動
態化層の部分の上に非腐食性、導電層を形成する。次
に、その非腐食性、導電層および非腐食性、導電層で被
覆されなかった第１の不動態化層の部分に第２のセラミ
ック不動態化層を形成する。最後に、第２の不動態化層
を導電層まで腐食して回路を外部接触をさせる。本発明
は前記集積回路の製造法にも関するものである。
【０００７】
【作用】本発明は、集積回路は、標準化配列の外部接点
を提供し環境から気密シールされるところのデバイスに
極小的にパッケージすることができるという我々の発見
に基づく。この標準化の方法は、単純化された均一なプ
ロセスによって試験およびバーンイン伴うコストが下が
る点において有利である。同様に、これら回路の密封性
は回路の信頼性と性能が向上する点で有利である。さら
に、このプロセスは一般にウエーハの段階で実施される
から、製造を単純化することができ、従ってコストを下
げることができる。
【０００８】本発明に使用される集積回路のサブアセン
ブリは決定的なものではなくて、技術的に既知のもの或
いは工業的に製造されているものはいずれも有用であ
る。該集積回路の製造に用いられる方法は周知であって
本発明には決定的なものではない。その集積回路の例と
しては、エピタキシヤル層を成長させている半導体基板
（例えば、シリコン、ガリウム・アーセナイド等）から
成るものである。このエピタキシヤル層は適当にドーピ
ングされて、デバイススの活性領域を構成するＰＮ−接
合領域を形成する。これらの活性領域はダイオードとト
ランジスタであって、それらは適当なパターンの金属層
によって相互に接続される集積回路を形成する。これら
の相互接続層は回路サブアセンブリの外面上の外部接点
で終わる。該デバイスを図１に示す、（１）はウエーハ
回路そして（２）は接点である。
【０００９】
【実施例】本発明により、不動態化の第１の層を、外部
接点を囲む回路の外表面に形成して、機械的保護および
気密バリヤー（遮断層）を提供する。この層を図１に
（３）で示す。この層の形成に用いられる方法は一般に
回路の全表面上に１つ以上の不動態化被膜を形成し、続
いてその被膜を腐食して外部接点を露出させることから
成る。
【００１０】この第１の不動態化層に使用する材料は、
それが必要な気密および誘電体バリヤーを形成しかつ回
路を損わない温度で付加できる限り、決定的なものでは
ない。一般にこの不動態化層はセラミック材料の１つ以
上の被膜からなる。そのセラミック材料は、ケイ素を含
有するセラミック、例えば酸化ケイ素、窒化ケイ素、オ
キシニトリドケイ素、非晶質炭化ケイ素、ケイ素オキシ
カーバイド、ケイ素カルボニトリド、ケイ素オキシニト
リド、非晶質ケイ素、ダイヤモンド状炭素塗料又はそれ
らの混合物が望ましい。
【００１１】かかるセラミック不動態化被膜の形成法
は、回路を損わない限り決定的なものではなく、ＣＶＤ
法や溶液付着法のようなセラミック・コーティング技術
において知られている方法を含む。ＣＶＤ法を用いる場
合には、これらセラミック被膜を形成する材料および方
法は本発明に決定的ではなく、多くのものが技術的に知
られている。適用できる方法としては、例えば、熱蒸着
法、光熱蒸着法、プラズマ促進化学蒸着法（ＰＥＣＶ
Ｄ）、電子サイクロトロン共鳴法（ＥＣＲ）、ジェット
蒸着法、等を含む。これらの方法は蒸着した物質にエネ
ルギーを加えて必要な反応および付着をさせる。
【００１２】熱蒸着法における被膜は、加熱された基質
上に必要な前駆体ガスを通すことによって蒸着される。
前駆体ガスが加熱表面と接触すると、それらは反応して
被膜を蒸着する。１００〜１０００℃の範囲内の基質温
度は、必要な被膜の前駆体および厚さに依存してこれら
の被膜を数分〜数時間で形成するのに十分である。必要
成らば、反応性の金属を該プロセスに使用して蒸着を促
進することができる。ＰＥＣＶＤ法における必要な前駆
体ガスはそれらをプラズマの場に通すことによって反応
する。それによって生成された反応性物質は、次に基質
に集中される。一般に、この方法の熱蒸着法よりも優れ
た点は、低い基質温度を使用できることである。例え
ば、２０〜６００℃の基質温度が実用的である。
【００１３】該プロセスに使用されるプラズマは、電子
放電、無線周波数又はマイクロ波領域の電磁界、レーザ
又は粒子ビームのような種々のソースから得られるエネ
ルギーから成る。大部分のプラズマ蒸着法では、中位の
電力密度（０．１〜５ワット／ｃｍ2 ）で無線周波数
（１０ｋＨｚ〜１０2 ＭＨｚ）又はマイクロ波（０．１
〜１０ＧＨｚの使用が一般に望ましい。しかしながら、
使用する前駆体ガスおよび装置に特別の周波数、電力お
よび圧力を適合するようにする。
【００１４】非晶質シリコンを含有する被膜の蒸着に適
切な方法は、例えば、（ａ）シラン、ハロシラン、ハロ
ジシラン、ハロポリシラン又はそれらの混合体のＣＶＤ
法（化学蒸着）法、（ｂ）シラン、シロシラン、ハロジ
シラン、ハロポリシラン又はそれらの混合体のＰＥＣＶ
Ｄ法又は（ｃ）シラン、ハロシラン、ハロジシラン、ハ
ロポリシラン又はそれらの混合体の金属補助化学蒸着法
（ＭＡＣＶＤ）を含む。 炭化ケイ素を含有する被膜を
蒸着するのに適当な方法は、例えば、（１）炭素原子が
１〜６個の炭化水素又はアルキルシランの存在下でシラ
ン、アルキルシラン、ハロシラン、ハロジシラン、ハロ
ポリシラン又はそれらの混合体のＣＶＤ法、（２）炭素
原子１〜６個の炭化水素又はアルキルシランの存在下で
シラン、アルキルシラン、ハロシラン、ハロジシラン、
ハロポリシラン又はそれらの混合体のＰＥＣＶＤ法又は
（３）米国特許第５，０１１，７０６号にさらに記載さ
れているようなシラシクロブタン又はジシラシクロブタ
ンのＰＥＣＶＤ法を含む。
【００１５】ケイ素、酸素、炭素を含有する被膜の蒸着
をするのに適当な方法は、例えば、（１）炭素原子が１
〜６個の炭化水素又はアルキルシランの存在下、そして
さらに空気、酸素、オゾン、亜酸化窒素、等のような酸
化性ガスの存在下で、シラン、アルキルシラン、ハロシ
ラン、ハロジシラン、ハロポリシラン又はそれらの混合
体のＣＶＤ法、（２）炭素原子が１〜６個の炭化水素又
はアルキルシランの存在下、そしてさらに空気、酸素、
オゾン、亜酸化窒素、等のような酸化性ガスの存在下で
シラン、アルキルシラン、ハロシラン、ハロジシラン、
ハロポリシラン又はそれらの混合体のＰＥＣＶＤ法又は
（３）空気、酸素、オゾン、亜酸化窒素、等のような酸
化性ガスの存在下で米国特許第５，０１１，７０６号に
記載されているようなシラシクロブタン又はジシラシク
ロブタンのＰＥＣＶＤ法を含む。
【００１６】ケイ素、窒素を含有する被覆の蒸着に適当
な方法は、例えば、（Ａ）アンモニアの存在下でシラ
ン、ハロシラン、ハロジシラン、ハロポリシラン又はそ
れらの混合体のＣＶＤ法、（Ｂ）アンモニアの存在下で
シラン、ハロシラン、ハロジシラン、ハロポリシラン又
はそれらの混合体のＰＥＣＶＤ法、（Ｃ）イオン系又は
加藤ら（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｖｏｌ．２２，＃
５，ｐｐ１３２１−１３２３）によって記載されている
ようなＳｉＨ4 −Ｎ2 の混合体のＰＥＣＶＤ法又は
（Ｄ）Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔ
ｏｎａｌ，ｐ３４，Ｎｏ．８，１９８７に記載されてい
ような反応性スパッタリング法を含む。
【００１７】ケイ素、酸素、窒素を含有する被膜を蒸着
するのに適当な方法は、例えば、（Ａ）アンモニアおよ
び空気、酸素、オゾン、亜酸化窒素、等のような酸化性
ガスの存在下でシラン、ハロシラン、ハロジシラン、ハ
ロポリシラン又はそれらの混合体のＣＶＤ法、（Ｂ）ア
ンモニアおよび空気、酸素、オゾン、亜酸化窒素、等の
ような酸化性ガスの存在下でシラン、ハロシラン、ハロ
ジシラン、ハロポリシラン又はそれらの混合体のＰＥＣ
ＶＤ法、（Ｃ）イオン・システム又は加藤ら（Ｊａｐａ
ｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．２２，＃５，ｐｐ１３２１−１
３２３）によって記載さているよう空気、酸素、オゾ
ン、亜酸化窒素、等のような酸化ガスの存在下でＳｉＨ
4 −Ｎ2の混合体のＰＥＣＶＤ法又は（Ｄ）Ｓｅｍｉｃ
ｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ．ｐ３
４，Ａｕｇｕｓｔ １９８７に記載されているような空
気、酸、素、オゾン、亜酸化窒素、等の存在下での反応
性スパッタリングを含む。
【００１８】ケイ素、酸素、を含有する被膜を蒸着する
のに適当な方法は、例えば、（Ａ）空気、酸素、オゾ
ン、亜酸化窒素、等のような酸化性ガスの存在下でシラ
ン、ハロシラン、ハロジシラン、ハロポリシラン又はそ
れらの混合体のＣＶＤ法、（Ｂ）空気、酸素、オゾン、
亜酸化窒素、等のような酸化性ガスの存在下でシラン、
ハロシラン、ハロジシラン、ハロポリシラン又はそれら
の混合体のＰＥＣＶＤ法、（Ｃ）空気、酸素、オゾン、
亜酸化窒素、等のような酸化性ガスの存在下でテトラエ
チルオルトシリケート、メチルトリメトキシシラン、ジ
メチルジメキシシラン、メチル水素シロキサン、ジメチ
ルシロキサン等のＣＶＤ法又はＰＥＣＶＤ法、又は
（Ｄ）米国特許第５，１６５，９５５号記載されている
ような空気、酸素、オゾン、亜酸化窒素、等のような酸
化性ガスの存在下のＣＶＤ法又はＰＥＣＶＤ法を含む。
【００１９】ケイ素、炭素、窒素を含有する被膜を蒸着
するのに適当な方法は、例えば（ｉ）ヘキサメチルシラ
ザン、（ｉｉ）ヘキサメチルジシラザンのＰＥＣＶＤ
法、（ｉｉｉ）炭素原子が１〜６個の炭化水素又はアル
キルシランそしてアンモニアの存在下でシラン、アルキ
ルシラン、ハロシラン、ハロジシラン、ハロポリシラン
又はそらの混合体のＣＶＤ法、又は（ｉｖ）炭素原子が
１〜６個の炭化水素又はアルキルシランの存在そしてさ
らにアンモニアの存在下でシラン、アルキルシラン、ハ
ロシラン、ハロジシラン、ハロポリシラン又はそれらの
混合体のＰＥＣＶＤ法を含む。
【００２０】ケイ素、炭素、窒素を含有する被膜を蒸着
に適当な方法は、例えば（ｉ）空気、酸素、オゾン、亜
酸化窒素、等の存在下でヘキサメチルジシラザンのＣＶ
Ｄ法、（ｉｉ）空気、酸素、オゾン、亜酸化窒素、等の
存在下でヘキサチルジシラザンのＰＥＣＶＤ法、（ｉｉ
ｉ）炭素原子が１〜６個の炭化水素又はアルキルシラン
の存在下そしてさらにアンモニアおよび空気、酸素、オ
ゾン、亜酸化窒素、等のような酸化性ガスの存在下でシ
ラン、アルキルシラン、ハロシラン、ハロジシラン、ハ
ロポリシラン又はそれらの混合体のＣＶＤ法又は（ｉ
ｖ）炭化原子が１〜６個の炭化水素又はアルキルシラン
の存在下そしてさらにアンモニアおよび空気、酸素、オ
ゾン、亜酸化窒素、等のような酸化性ガスの存在下でシ
ラン、アキルシラン、ハロシラン、ハロジシラン、ハロ
ポリシラン又はそれらの混合体のＰＥＣＶＤ法を含む。
【００２１】ダイヤモンド状炭素被膜の蒸着適当な方法
は、例えばＮＡＳＡ ＴｅｃｈＢｒｉｅｆｓ，Ｎｏｖｅ
ｍｂｅｒ １９８９に記載の方法又はスペア（Ｓｐｅａ
ｒ ｉｎ Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，７２，１
７１−１９１（１９８９）によって記載さた方法の１つ
によって基質を炭化水素含有のアルゴン・ビームにさら
すことを含む。
【００２２】溶液付着法を用いる場合の方法は、回路に
プレセラミックケイ素を含有する材料からなる組成物を
コーティングし、そのプレセラミックケイ素を含有する
材料をセラミックに転化することから成る。次にそのプ
レセラミック材料は十分な温度に加熱することによって
セラミックに転化される。
【００２３】本発明に用いる用語「プレセラミックケイ
素を含有する材料」は、回路の表面に含浸し該表面をコ
ーティングするのに十分追随することがで、かつ続いて
セラミックの特性として当業者の一般に認識している性
質を示す固体層に転化できる材料を意味する。これらの
材料は、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ケイ素オキ
シニトリド、ケイ素オキシカーバイド、ケイ素カボニト
リド、ケイ素オキシカルボニトリド、ケイ素カーバイ
ド、等の前駆物質を意味する。
【００２４】本発明の方法に使用するのに望ましいプレ
セラミック化合物は酸化ケイ素、特にシリカの前駆物質
であ。本発明に使用できるシリカの前駆物質は、限定で
はないが水素シルセスキオキサン樹脂（Ｈ−樹脂）、加
水分解又は部分加水分解のＲｎＳｉ（ＯＲ）４−ｎまた
はそれらの混合体〔但し各Ｒはそれぞれ炭素原子が１〜
２０（望ましくは１〜４）個の脂肪族、脂環式又は芳香
族の置換基、例えばアルキル（メチル、エチル、プロピ
ル等の）、アルケニル（例えば、ビニル又はアリル）、
アルキニル（例えば、エチニル）、シクロペンチル、シ
クロヘキシルおよびフエニルであり、ｎは０〜３、望ま
しくは０又は１である〕を含む。
【００２５】Ｈ−樹脂は、ここでは次の構造の単位をも
った種々のヒドリドシラン樹脂を意味する：ＨＳｉ（Ｏ
Ｈ）ｘ（ＯＲ）ｙＯｚ／２〔但し、各Ｒはそれぞれ有機
基であり、酸素原子を介してＳｉに結合するときは加水
分解性の置換基を生成する。ｘ＝０〜２、ｙ＝０〜２、
ｚ＝１〜３そしてｘ＋ｙ＋ｚ＝３である〕。これらの樹
脂は完全に縮合（ｘ＝０、ｙ＝０およびｚ＝３）、また
は部分的に加水分解（ｙは重合体の単位全てについて０
でない）するだけ、および／または部分的に縮合（ｘは
重合体の単位全てについて）０でない）する。この構造
で示さなかったけれども、これら樹脂の各種単位は樹脂
の生成および処理に伴う種々の要因のために０又は１個
以上のＳｉ−Ｈ結合をもちうる。実質的に結合したＨ−
樹脂（約３００ｐｐｍ以下のシラノール）の例として
は、米国特許第３，６１５，２７２号の方法によって生
成されるものである。この重合体材料は（ＨＳｉＯ３／
２）ｎ〔但しｎは一般に８〜１０００〕なる式を有す
る。望ましい樹脂は８００〜２９００の数平均分子量と
８０００〜２８，０００の重量平均分子量（較正標準液
としてポリジメチルシロキサンを使用したＧＰＣ分析で
得た値）を有する。完全に縮合しないＨ−樹脂の例とし
ては、米国特許第５，０１０，１５９号又は米国特許第
４，９９９，３９７号に記載されているものである。完
全に加水分解又は縮合しないＨ−樹脂の例としては、酸
性にした酸素含有極性溶媒内でヒドロカルボノキシ・ヒ
ドリドシランを加水分解することから成る方法によって
生成するものである。
【００２６】シリカへの転化速度および量を増大させる
ために白金、ロジウム又は銅触媒をＨ−樹脂に混和する
ことができる。この溶液に可溶化できる白金、ロジウム
又は銅化合物又は錯体はいずも使用できる。例えば、ダ
ウコーニング社から得られる白金アセチルアセトネート
又はロジウム触媒ＲｈＣｌ3 〔Ｓ（ＣＨ2 ＣＨ2 ＣＨ2
ＣＨ3 ）2 〕3 のような有機白金組成物は全て本発明の
範囲内にある。上記触媒は、一般にその溶液に樹脂の重
量を基準にして５〜５００ｐｐｍの白金又はロジウムの
量で添加される。
【００２７】有用な第２のタイプのシリカ前駆体材料
は、式ＲｎＳｉ（ＯＲ）４−ｎ（Ｒおよびｎは既に定義
したもの）の加水分解又は部分加水化合物を含む。これ
らの材料のいくつかは、例えば商品名ＡＣＣＵＧＬＡＳ
Ｓで市販されている。このタイプの特定の化合物は、メ
チルトリエトキシシラン、フエニルトリエトキシシラ
ン、ジエチルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシ
ラン、ジメチルジメトキシシラン、フエニルトリメトキ
シシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシ
シラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラ
ンおよびテトラブトキシシランを含む。これら化合物の
加水分解又は部分加水分解後に、その中のＳｉ原子は、
Ｃ、ＯＨ又はＯＲ基に結合するが、その材料の実質的な
部分は可溶性Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ樹脂の形で縮合すると考え
られる。ｎ＝２又は３の場合の化合物は、一般に熱分解
中に揮発性環式構造体が生成するので単独で使用されな
いが、少量の該化合物は他のシランと相互に加水分解し
て有用なプセラミック材料を調製する。
【００２８】上記ＳｉＯ2 前駆物質の外に、他の酸化セ
ラミック前駆物質も単独又は上記ＳｉＯ2 前駆物質と組
合せて有利に使用することができる。ここで特に意図し
ている酸化セラミック前駆物質は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、
Ｔａ、Ｎｂおよび／またはＶのような各種金属の化合物
並びにＢ又はＰのような非金属の化合物（それらは溶液
に溶解し、加水分解そして比較的低温で熱分解して酸化
セラミックを生成する）を含む。
【００２９】上記酸化セラミック前駆物質化合物は一般
に、金属の原子価に依存して上記金属又は非金属に結合
する１個以上の加水分解性基を有する。これらの化合物
に含まれる加水分解性基の数は、化合物が溶媒に可溶性
である限り重要ではない。同様に、的確に加水分解性置
換基の選択は、置換基が系から加水分解又は熱分解する
から重要ではない。限定ではないが、典型的な加水分解
性基はメトキシ、プロポキシ、ブトキシおよびヘキソキ
シのようなアルコキシ、アセトキシのようなアシルオキ
シ、酸素を介して前記金属又は非金属に結合されるアセ
チルアセトネート又はアミノ基のような他の有機基を含
む。従って、特定の化合物は、ジルコニウム・テトラア
セチルアセトネート、チタニウム・ジブトキシ・ジアセ
チルアセトネート、アルミニウム・トリアセチルアセト
ネート、テトライソブトキシ・チタニウムおよびＴｉ
（Ｎ（ＣＨ3 ）2 ）4 を含む。
【００３０】ＳｉＯ2 を上記酸化セラミック前駆物質の
１つと混合する場合には、それは最終のセラミックが７
０〜９９．９重量％のＳｉＯ2 を含有する量で使用され
る。適当なシリコン・カルボニトリド前駆物質の例とし
ては、ヒドリドポリシラザン（ＨＰＺ）樹脂およびメチ
ルポリジシラザン（ＭＰＤＺ）樹脂を含む。これら材料
の製造法は、米国特許第４，５４０，８０３号および第
４，３４０，６１９号にそれぞれ記載されている。炭化
ケイ素前駆物質の例はポリカルボシランを含み、窒化ケ
イ素前駆物質の例は、ポリシラザンを含む。上記前駆物
質を酸素含有環境で熱分解することによって、該前駆物
質から生成されるセラミックスに酸素を取り入れること
ができる。
【００３１】次に上記のプレセラミック材料を使用して
集積回路をコーティングする。該セラミック材料は全て
の実用的形態で使用できるが、適当な溶媒中のプレセラ
ミック材料から成る溶液を使用することが望ましい。こ
の溶液法を用いる場合には、プレセラミック溶液は一般
に溶媒又は溶媒混合物にプレセラミック材料を溶解又は
懸濁させることによって生成する。かくはんおよび／ま
たは加熱のような種々の促進手段を用いてその溶解を助
けることができる。この方法に使用できる溶媒は、例え
ばエチル又はイソプロピルのようなアルコール類、ベン
ゼンやトルエンのような芳香族炭化水素、ｎ−ヘプタン
やドデカンのようなアルカン、ケトン、環式ジメチルポ
リシロキサン、エステル又はグリコール・エーテルを上
記プレセラミック材料を低固体分に溶解するのに十分な
量含む。例えば、０．１〜８５重量％溶液を生成するの
に十分な上記溶媒を含むことができる。
【００３２】次に集積回路に、この溶液を回転、噴霧、
浸漬又は流し塗りのような手段によってコーティングす
る。周囲環境にさらすことによる簡単な空気乾燥や真空
乾燥のような適当な蒸発手段はいずれも使用できる。
【００３３】上記の方法は主として溶液法に集中して述
べたけれども、他の手段（例えば、融液含浸）も有用で
あって、本発明の範囲内にあることを意図している。
【００３４】次にプセラミック材料は典型的に、十分な
温度に加熱することによってＳｉを含有するセラミック
に転化される。一般に、この温度は熱分解の雰囲気とプ
レセラミック化合物に依存して５０〜８００℃の範囲内
であるが、５０〜６００℃の範囲内が望ましく、５０〜
４００℃がさらに望ましい。加熱は一般にセラミック化
するのに十分な時間、一般に６時間までの時間行われる
が、２時間以下が望ましい。
【００３５】上記の加熱は、空気、Ｏ2 、不活性ガス
（Ｎ2 等）、アンモニア、アミン、水分、Ｎ2 Ｏ等から
なるような有効な酸化性又は非酸化性ガス雰囲気下で真
空〜大気圧以上という有効気圧下で行う。
【００３６】熱対流炉、迅速熱処理、ホット・プレート
或いは放射又はマイクロ波エネルギーの使用のような加
熱方法が一般に実用的である。さらに、加熱速度も重量
でないが、できる限り迅速に加熱することが最も実用的
かつ望ましい。
【００３７】従って、本発明の方法によって、１種以上
のセラミック塗料を使用して不動態化の第１層を形成す
る。この第１の不動態化層は次に後述の如くチップの加
工ができるように接点で腐食又は部分腐食される。腐食
方法は決定的なものではなく、技術的に既知の方法は殆
んど使用することができる。これは、例えば、乾式エッ
チング（例えば、プラズマで）、湿式エッチング（例え
ば、水性フッ化水素酸で）および／またはレーザ融食を
含む。
【００３８】従来の商的集積回路がしばしばＣＶＤ法に
よって形成された上記第１層の不動態化／開放外部接点
配列を有することが認められる。該回路は後述のように
本発明に使用して処理できることを企図している。
【００３９】上記の第１層の不動態化および開放外部接
点を備えた回路は、次に（１）外部接点および第１の不
動態化層の上に非腐食性、導電層を形成し、（２）その
非腐食性、導電層および前記非腐食性、導電層で被覆さ
れなかった第１の不動態化層を第２の不動態化層で被膜
し、そして（３）第２の不動態化層の開口をエッチング
して回路の相互接続をさせることによって、処理され
る。
【００４０】外部接点と非腐食性、導電材料上の点間の
導電性を確保するように、外部接点（ボンド・パッド）
および該接点に隣接する第１の不動態化層の領域の各々
の上に非腐食性、導電材料が形成される。このプロセス
は次の２つの目的に役立つ：（１）非腐食性、導電材料
は環境にさらす結果として生じる劣化から外部接点をシ
ールする；（２）外部接点との接触ができる面積を広げ
る。この後者の利点は、前述の標準化配置を形成するた
めに外部接点を「移動する」可能性を実現する。この方
法とは別の方法として、導電性金属を使用してボンド・
パッドを再配置して、この導電性金属の少なくとも一部
分を非腐食性金属でキヤッピングすることができる。
【００４１】ここで使用する非腐食性、導電材料は技術
的に既知であって、集積回路内に回路の多重層を作るた
めに使用されている。その材料の選択は重要ではなく、
環境において安定で導電性そして回路の相互接続に有用
なものからなる。該材料の例は金、銅、銀、タングステ
ン、はんだ、銀充てんエポキシ等を含む。
【００４２】同様にこの層を付加する方法は決定的なも
のではない。該方法の例は、種々の物理的蒸着（ＰＶ
Ｄ）法、例えばスパッターおよび電子ビーム蒸着法又は
液状の材料を単にデイスペンスし続いて硬化させる方法
を含む。これらおよび他の方法も集積回路内で回路の多
重層の形成に使用されることは技術的に既知であって、
実用的である。もちろん、回路の表面に材料の連続層を
形成する場合には、各外部接点用の材料の不連続部分を
与えるために所定の部分を腐食しなければならない。こ
のプロセスを図２と図３に示す。図２において、非腐食
性、導電層（４）の連続被膜がチップにコーティングさ
れている。図３は層（４）が（５）の部分で腐食されて
接点用の不連続部分を形成している。
【００４３】外部接点の材料（例えば、アルミニウム）
は非腐食性、導電層の材料（例えば、金）と非相容性で
あるので、それらが相互に接触すると金属間化合物（ｐ
ｕｒｐｌｅ ｐｌａｇｕｅ）を形成して回路をしばしば
損うことに留意する必要がある。かかる損傷を防ぐため
に、最初に外部接点に拡散遮断金属層を付加し、続いて
上記の導電層をコーテイングすることは本発明の範囲内
である。ここで有用な拡散遮断金属層も技術的に既知で
あって、回路の多重層を作るために集積回路内に使用さ
れている。一般にかかる層はタングステン、チタン−タ
ングステン、窒化チタン等のような金属および金属合金
から成る。
【００４４】遮断金属層の形成法は決定的なものではな
く、多くの方法が知られている。一般的な方法は回路の
表面に遮断金属層をスパッタ−して、次にエッチングす
ることを含む。
【００４５】上記の非腐食性、導電層又は遮断金属／非
腐食性層を形成した後、第２の不動態化層（６）が図４
に示すように回路に形成される。この層（６）を形成す
る材料および方法は第１の不動態化層について記載した
ものと同一である。さらに、上記のように、この層に該
材料の１層以上の被膜から成ることもできる。
【００４６】第２の不動態化層を付加した後、非腐食
性、導電層を被覆するこの第２の不動態化層の一部分を
腐食して、図５に示した部分（７）を形成して、リード
線の取付け用にする。腐食の方法は第１の不動態化層に
ついて記載した通りである。腐食する部分は、外部接点
用に得られた部分が前述の単純な試験およびバーンイン
をさせることができる部分であるように選ぶ。図５示す
ように、この部分は原接点に隣接、又は原接点の直上に
することができる。
【００４７】上記方法はウエーハの段階で又はダイシン
グの後で行うことができる。しかしながら、効率の点か
らウエーハの段階で上記方法を実施することが望まし
い。このように形成された集積回路は、それらの信頼度
が増すようにハーメチック・シールされる。さらに、そ
れらの集積回路は損傷を与えることなく取扱ったり操作
することができる。さらに、被膜のあるものは紫外線又
は可視光に対して不透過である利点を有する。
【００４８】該集積回路は次に相互に、リードフレーム
と、回路盤と、或いは外部構成部分と相互接続される。
かかる相互接続は、従来のボンド・ワイヤ又は技術的に
周知のＴＡＢやフィリップチップ法のような方法によっ
て行うことができる。
【００４９】相互接続後、そのデバイスは技術的に既知
の従来の方法で包装することもできる。例えば、デバイ
スはポリイミド、エポキシ又はＰＡＲＹＬＥＮ（商品
名）のような封入剤内に埋め込んだり、さらに保護する
ためにプラスチック・パッケージに入れることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による標準化配置の外部接点を有する
ハーメチック・シール集積回路の製造過程を各段階毎に
示した横断面図である。
【図２】 本発明による標準化配置の外部接点を有する
ハーメチック・シール集積回路の製造過程を各段階毎に
示した横断面図である。
【図３】 本発明による標準化配置の外部接点を有する
ハーメチック・シール集積回路の製造過程を各段階毎に
示した横断面図である。
【図４】 本発明による標準化配置の外部接点を有する
ハーメチック・シール集積回路の製造過程を各段階毎に
示した横断面図である。
【図５】 本発明による標準化配置の外部接点を有する
ハーメチック・シール集積回路の製造過程を各段階毎に
示した横断面図である。
【符号の説明】
１ ウエーハ回路 ２ 接点 ３ 第１の不動態化層 ４ 非腐食導電層 ５ 開口 ６ 第２の不動態化層 ７ リード取付部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/12

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外部接点を有する回路サブアセンブリ；
    外部接点用の開口を備え前記サブアセンブリの表面上の
    第１のセラミック不動態化層；前記外部接点および第１
    のセラミック不動態化層の一部分を被覆する非腐食性、
    導電層；および該非腐食性、導電性層および該非腐食
    性、導電層によって被覆されなかった第１の不動態化層
    の部分を被覆する第２のセラミック不動態化層から成
    り；標準化配置における外部接触をさせるべく、第２の
    不動態化層を通って前記導電層に開口が形成されること
    から成ることを特徴とする、外部接点の標準化配置を有
    するハーメチックシール集積回路。
  2. 【請求項２】 第１および第２の不動態化層が共にケイ
    素を含有するセラミック材料から成る１つ以上の被膜か
    ら成ることを特徴とする請求項１の集積回路。
  3. 【請求項３】 第１の不動態化層がシリカの被膜から成
    り、第２の不動態化層が炭化ケイ素の被膜から成ること
    を特徴とする請求項１の回路。
  4. 【請求項４】 前記第１のセラミック不動態化層と前記
    第２の非腐食性、導電層の間に配置された第１の導電層
    を有することを特徴とする請求項１の集積回路。
  5. 【請求項５】 開放外部接点と一次不動態化層の一部分
    を被覆する非腐食性、導電層；および該非腐食性、導電
    層および該非腐食性、導電層によって被覆されなかった
    不動態化層の部分を被覆するセラミック層から成り；外
    部接触をさせるために前記セラミック層を通って導電層
    に至る開口が形成されていることを特徴とする、一次不
    動態化層および１つ以上の開放外部接点を有する集積回
    路。
  6. 【請求項６】 セラミック層がケイ素を含有するセラミ
    ック材料から成る１つ以上のセラミック被覆から成るこ
    とを特徴とする請求項５の集積回路。
  7. 【請求項７】 ケイ素を含有するセラミック材料が化学
    蒸着法で蒸着されることを特徴とする請求項１又は５の
    集積回路。
  8. 【請求項８】 ケイ素を含有するセラミック材料が、ケ
    イ素を含有するプレセラミック材料から成る塗料を塗布
    し、該プレセラミック材料をケイ素を含有するセラミッ
    ク材料に転化することから成る方法によって付着される
    ことを特徴とする請求項１又は５の集積回路。
  9. 【請求項９】 非腐食性、導電層が、金、銀、タングス
    テン、はんだ、銀充てんエポキシおよび銅から成る群か
    ら選んだ材料製であることを特徴とする請求項１又は５
    の集積回路。
  10. 【請求項１０】 セラミック層が、酸化ケイ素、窒化ケ
    イ素、ケイ素オキシニドリド、ケイ素、オキシカーバイ
    ド、ケイ素カルボニトリド、ケイ素オキシカルボニトリ
    ドおよび炭化ケイ素から成る群から選択されることを特
    徴とする請求項１又は５の集積回路。
  11. 【請求項１１】 ケイ素含有プレセラミック材料が水素
    シルセスキオキサン樹脂であることを特徴とする請求項
    １又は５の集積回路。
  12. 【請求項１２】 ケイ素含有プレセラミック材料が、加
    水分解又は部分加水分解したＲｎＳｉ（ＯＲ）
    ４−ｎ〔但し、各Ｒはそれぞれ炭素原子が１〜２０個の
    脂肪族、脂環式又は芳香族の置換基であり、ｎは０〜３
    である〕であることを特徴とする請求項１又は５の集積
    回路。
  13. 【請求項１３】 ケイ素含有プレセラミック材料が、加
    水分解又は部分加水分解したＲｎＳｉ（ＯＲ）
    ４−ｎ〔但し、各Ｒはそれぞれ炭素原子が１〜４個の脂
    肪族、脂環式又は芳香族の置換基であり、ｎは０〜１で
    ある〕であることを特徴とする請求項１又は５の集積回
    路。
  14. 【請求項１４】 セラミック材料が、ＳｉＯ2 被膜、Ｓ
    ｉＯ2 ／酸化セラミック被膜、ケイ素被膜、ケイ素・炭
    素含有被膜、ケイ素・窒素含有被膜、ケイ素・酸素・窒
    素含有被膜、ケイ素・炭素・窒素含有被膜およびダイヤ
    モンド状炭素被膜から成る群から選んださらに１つ以上
    のセラミック層によって被覆されることを特徴とする請
    求項１又は５の集積回路。
  15. 【請求項１５】 相互接続され、有機封入剤およびシリ
    コーン封入剤から成る群から選んだ材料内に埋め込まれ
    ていることを特徴とする請求項１又は５の集積回路。
  16. 【請求項１６】 セラミック層が紫外線又は可視光に対
    して不透過性であることを特徴とする請求項１又は５の
    集積回路。
  17. 【請求項１７】 遮断金属層が外部接点と導電層間に形
    成されることを特徴とする請求項１又は５の集積回路。
  18. 【請求項１８】 遮断金属層がチタン、チタンとタング
    ステンの合金および窒化チタンから成る群から選択され
    ることを特徴とする請求項１又は５の集積回路。
  19. 【請求項１９】 外部接点をもった集積回路の表面に第
    １のセラミック不動態化層を付加すること；外部接点を
    被覆する第１の不動態化層の少なくとも一部を除去する
    こと；外部接点および第１のセラミック不動態化層の上
    非腐食性導電層を付加すること；非腐食性導電層、およ
    び該導電層によって被覆されなかった第１の不導態化層
    の部分の上に第２のセラミック不動態化層を付加するこ
    と；および外部接触をさせるべく導電層を被覆する第２
    の不動態化層の少なくとも一部を除去することから成る
    ことを特徴とする請求項１の集積回路の形成法。
  20. 【請求項２０】 開放外部接点および一次不動態化層の
    一部の上に非腐食性導電層を付加すること；非腐食性導
    電層および該導電層によって被覆されなかった不動態化
    層の部分の上にセラミック層を付加すること；および外
    部接触をさせるべく導電層を被覆するセラミック層の少
    なくとも一部を除去することから成ること特徴とする一
    次不動態化層と１つ以上の開放外部接点を備えた請求項
    ５の集積回路のハーメチックシール法。
JP5226933A 1992-09-14 1993-09-13 ハーメチックシール集積回路 Withdrawn JPH06268108A (ja)

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