JPS6047741B2 - 被覆用共重合体液と被覆半導体素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体素子用保護被膜材料としてのポリイミド
ーシリコーン共重合体に関するものである。

従来にも、半導体素子の少なくとも所定の露出表面領域
を電気絶縁性の酸化物材料で被覆する方法は幾つかあつ
た。

しかし、こうして得られた被膜は薄層であつて機械的摩
擦に対する抵抗性がほとんどない上、割合に高価な加工
設備を必要とする。それ故、ほとんど全ての場合におい
て、最初の電気絶縁性材料を保護するために第２の一層
厚い保護被膜材料の層が設置される。かかる保護被膜材
料として使用した場合、シリコーングリース、シリコー
ンワニスおよびシリコーン樹脂は望ましい物理的特性を
示さないことが判明している。１９７１年１０月２６日
付の口パート●アール●ショー（ＲＯｂｅｒｔＲ．Ｓｈ
ａｗ）の米国特許第３６１５９１３号明細書中には、ポ
リイミドおよびポリアミド−ポリイミドから成る群より
選ばれた保護被膜材料の硬化被膜を少なくとも１つのＰ
Ｎ接合の露出端部上に配置することによつて表面安定化
の達成されることが記載されている。

それらの材料は良好な耐摩耗性を示したが、半導体素子
が要求する表面活性化性能の点から見ればなお改良の余
地があつた。現在、半導体装置の安定性および寿命が重
要な・問題となる場合には、表面安定化およびカプセル
封入のために酸化物−ガラス層が広く使用されている。
しかしながら、（一般的な要求条件に従つて）アルミニ
ウム被覆後にガラス層を設置しなければならないのであ
れば、適当なガラス系の選択・は約５７７℃の最高許容
加熱温度によつて厳しく制限される。このような制限は
アルミニウム−シリコン共晶によつてもたらされるもの
で、シリコンのアルミニウム被覆後のあらゆる加工作業
に際して注意深く守る必要がある。） 目下のところ、
幾つかのガラス被覆方法が使用されている。

たとえば、化学蒸着（ＣＶＤ）法、ガラスフリット法お
よびガラス生成アルコラート回転塗布法が挙げられる。
最後の方法は２０００Ａ程度の極めて薄いガラス層を形
成することしかできず、しかもそのガラス層の反応性は
必要以上に大きい傾向があるため、パッケージ用として
の有用性は限定される。ガラスフリット法はパッケージ
用として広く使用されているが、表面安定化用としては
通例使用されない。なぜなら、シリコンに対して膨張率
の十分な整合を示すと同時に適度に均質かつ化学的に安
定な表面安定剤を成すようなガラスを処方することが困
難だからである。ＣＶＤ法は十分な厚さ、広範囲の組成
選択、膨張率の整合などを可能にするが、ＣＶＤ反応器
内のナトリウム汚染を防除することが困難なため、シリ
コンベース上への直接蒸着によつて適格の表面安定化層
を得るのは難しい。それ故、このＣＶＤ法はＳｉＯ，層
および金属被覆層の保護被膜形成用に限つて使用される
のが通例である。技術の現状においては、これらの方法
のいずれも大形サイリスタやその他の電力半導体装置用
の信頼可能な表面安定化兼カプセル封入法を提供し得る
ものとは考えられない。半導体素子の製造業者から見れ
ば、普通の種類の半導体素子ないし装置の製造に除際し
て使用するためには、容易に設置しかつその場で硬化さ
せることのできる簡単な一成分材料の方が好ましい。

極めて特殊な材料、設置技術および硬化サイクル並びに
同種ないし異種材料の多重被覆は、機能的にそれが要求
されかつ（あるいは）原価が問題にならない場合にしか
使用されない。ホバツクおよびホルブ（ＨＯｂａｃｋ＆
ＨＯｌｕｂ）の米国特許第３７４０３０５号明細書中に
は、適当な有機溶媒中における有機ジアミン、有機テト
ラカルボン酸ジアンヒドリドおよびポリシロキサンジア
ミンの反応生成物を複合材料製造用の接着剤として使用
することが記載されている。

また米国特許第３３２５４５咥明細書中には、同じ物質
が電線製品用゛の絶縁被膜として記載されている。とこ
ろで、シリコーン含量が所定の範囲内にあれば、この物
質は半導体素子の表面およびそれのＰＮ接合の露出端部
を被覆しかつ安定化するために適することが見出された
。更にまた、熱的に成長させた酸化物層によつて既に表
面安定化を施されたＰＮ接合部上に設置した場合、この
物質は表面のイオン汚染に対する効果的な遮蔽体として
も役立つため、漏れ電流の減少および装置性能の改善が
得られることになる。従つて本発明の目的は、半導体素
子の表面領域上において使用すべき改良された新規な保
護被膜材料を提供することにある。

また本発明の別の目的は、１５〜４０（モル）％のシリ
コーンジアミンを含有するポリイミド−ポリシロキサン
共重合体から成るような半導体素子被覆用の改良された
新規な一成分保護被膜材料を提供することにある。

本発明のその他の目的は、部分的には自明であろうし、
また部分的には後述されることになろう。

さて本発明に従えば、互いに反対の導電型を持つた少な
くとも２つの領域を有し、かも互いに反対の導電型を持
つた各対の領域の間に配置されかつそれらの接触面によ
つて形成されたＰＮ接合を含む半導体材料製の本体から
成る改良された新規な半導体素子が提供される。

その場合、本体の表面には少なくとも１つのＰＮ接合の
端部が露出され、そして少なくとも１つのＰＮ接合の露
出端部上には保護被膜材料の層が配置される。かかる材
料はケイ素を含まない有機ジアミン、有機テトラカルボ
ン酸ジアンヒドリドおよびジアミノポリシロキサンの反
応生成物であつて、その反応生成物は式（ここに、Ｒは
二価の炭化水素基、Ｒ゛は一価の炭化水素基、Ｒ”は四
価の有機基、Ｘは１〜４の値を有する整数、そしてｎは
１より大きい整数たとえば１０〜１００００あるいはそ
れ以上の整数である）で表わされる１５〜４０（モル）
％の共縮合構造単位を伴つた式（ここに、Ｒ″は前記に
定義された通り、Ｑは有機ジアミンの残基であるケイ素
を含まない二価の有機基、そしてｍは１より大きい整数
たとえば１０〜１０００あるいははそれ以上の整数であ
る）で表わされる反復構造単位を有することを特徴とす
る。

次に、図面を参照しながら本発明を具体的に説明するこ
ととしよう。先す第１図を見ると、半導体材料製の本体
１２から成る半導体素子１０が示されている。

本体１２は、向い合つた２つの表面１４および１６をた
とえば研摩およびラップ仕上によつて平行にするなどの
適当な手段を用いて作製される。本体１２は互いに反対
の導電型を持つた２つ以上の領域を有し、しかも互いに
反対の導電型を持つた各対の領域の接触面によつて形成
されたＰＮ接合を含んでいる。本体１２の表面には少な
くとも１つのＰＮ接合の端部が露出されている。なお、
本体１２は適当は半導体材料たとえばシリコン、炭化ケ
イ素、ゲルマニウム、第■族元素と第■族元素との化合
物、および第■族元素と第Ｖ族元素との化合物から成つ
ている。もつぱら本発明を一層詳しく説明するという目
的のため、以下においては本体１２が５つの導電性領域
および４つのＰＮ接合を持つたシリコン半導体材料から
成るものとして記載される。

このように構成された素子１０はサイリスタとして作用
し得る。つまり、本体１２はＰ型導電性の領域１８およ
び２０、Ｐ＋型導電性の領域１９、並びにＮ型導電性の
領域２２，２４および２６を有している。それ故、互い
に反対の導電型を持つた各対の領域すなわち１８と２２
、２２と２０、２０と２牡および２０と２６の接触面に
よつてＰＮ接合２８，３０，３２および３４が形成され
ている。かかるサイリスタ上の表面電界を制御する手段
の一つは、部分的に加工された本体１２を適当なオーム
抵抗性の電気はんだの層４０によつて大面積の接点３８
に取付けた後、側面３６を特定の輪部に成形することで
ある。

次いで、領域２４および２６に電気接点４２および４４
がそれぞれ取付けられる。図示の通り、側面３６の成形
の結果として公知の「二重ベベル」表面が得られる。使
用した方法にかかわらず、本体１２の表面領域には少な
くとも幾つかのＰＮ接合の端部が露出される。従つて、
かかるＰＮ接合の露出端部を保護するために適当な材料
を設置することが必要である。第２図には、表面電界を
制御するため二重正ベベル形状を体現させた半導体素子
５０が示されている。

素子５０にあつて第１図の素子１０に於けると同じ参照
数字をもつて示されている構成要素は素子１０に於ける
対応要素と同じであつて同じ態様で機能する。素子５０
は図示の形状ではサイリスタとして働く。表面電界を制
御するたわに使う方法とは関係なく、Ｐ−Ｎ接合の少く
とも幾つかの選択された端部が本体１２の表面領域に露
出される。その為、Ｐ−Ｎ接合の露出端部を保護するた
め適当な材料を設置することが必要である。たとえばポ
リイミドーシリコーン共重合体のごとき保護被膜材料の
層４６が、少なとも側面３６並びに少なくともＰＮ接合
２８および３０の露出端部の上に設置される。かかる保
護被膜材料は適当は溶媒中に溶解された重合体前駆物質
の形で側面３６上に設置すればよい。加熱により、ある
いは室温下での蒸発により、側面３６および少なくとも
１つのＰＮ接合の端部上に位置する層４６の”保護被膜
材料はその場で重合させられる。なお、層４６の保護被
膜材料は中間重合体の溶液の形で本体１２の側面３６の
所定の表面領域上に設置することが好ましい。本体１２
の少なくとも側面３６上における保護被膜材料の設置は
、吹付け、回・転塗布、刷毛塗り、スクリーン印刷など
のごとき適当な手段によつて実施される。次いで、保護
被膜材料の設置された本体１２を加熱すれば、樹脂状の
可溶性中間重合体は選択的に不溶性の硬化した固体物質
に転化する。） 層４６の保護被膜材料は、硬化後には
側面３６に対して優れた付着性を示すものであることが
好ましい。

更にまた、かかる保護被膜材料は良好な耐摩耗性を示す
と同時に、装置１０の作製の完了時に使用される化学薬
剤に対しても抵抗性を示すべきである。層４６を構成し
て上記の要求条件を満足するのに適した保護被膜材料は
ケイ素を含まない有機ジアミン、有機テトラカルボン酸
ジアンヒドリドおよびジアミノポリシロキサンの反応生
成物であつて、これは適当な有機溶媒中に可溶な重合体
前駆物質である。

硬化後の反応生成物は、式（ここに、Ｒは二価の炭化水
素基、Ｒ″は一価の炭化水素基、Ｒ″は四価の有機基、
Ｘは１〜４の値を有する整数、そしてｎは１より大きい
整数たとえば１０〜１００００あるいはそれ以上の整数
である）で表わされる１５〜４０（モル）％好ましくは
２５〜３５（モル）％の共縮合構造単位を伴つた式にこ
に、Ｒ″は前記に定義された通り、Ｑは有機ジアミンの
酸基であるケイ素を含まない二価の有機基、そしてｍは
１より大きい整数たとえば１０〜．１００００あるいは
それ以上の整数である）で表わされる反復構造単位を有
するような共重合体を与える。

上記のブロック共重合体を調製するためには、一般式で
表わされるジアミノポリシロキサン、一槃？、で表わさ
れるケイ素を含まない有機ジアミン、および一般式Ｉで
表わされるテトラカルボン酸ジアンヒドリドから成る成
分混合物を適切なモル比率の下で反応させればよい。

なお、上記式中のＲ，．Ｒ″、Ｒ″、Ｑおよびｘは前記
に定義された通りである。本発明の実施に際して使用さ
れる最終的なポリイミド−ポリシロキサン組成物は、式
（１）および（■）中に見出されるイミド構造から本質
的に成ることが認められよう。

しかるに、ジアミノポリシロキサン、ケイ素を含まない
有機ジアミンおよびテトラカルボン酸ジアンヒドリドの
反応から誘導される実際の前駆物質は当初においては式
およびで表やされる構造単位から成るポリアミド酸構造
を有している。

なお、上記式中のＲ．．Ｒ″、Ｒ″、Ｑ．．ｘ．．ｍお
よびｎは前記に定義された通りである。本発明の実施に
際して使用し得る式（■）のジアミノポリシロキサンと
しては、式などで表わされる化合物が挙げられる。

上記式（■）の有機ジアミンは従来公知のものてあつて
、その大部分が商業的に入手可能な物質である。

中間重合体調製のために使用し得る有機．ジアミンの典
型例としては、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレ
ンジアミン、４・４″−ジアミノジフェニルプロパン、
４・４−ジアミノジフェニルメタン（以後は「メチレン
ジアニリン」と呼ぶ）、ベンジジン、４・４″−ジアミ
ノジフェニルースルフィド、４●４′−ジフェニルスル
ホン、４●４″−ジアミノジフェニルエーテル、１●５
−ジアミノフタレン、３●３″−ジメチルベンジジン、
３◆３″−ジメトキシベンジジン、２●４−ビス（β−
アミノーｔ−ブチル）トルエン、ビス（ｐ−β−アミノ
ーｔ−ブチルフェニル）エーテル、ビス（ｐ−β−メチ
ルー０−アミノペンチル）ベンゼン、１●３−ジアミノ
ー４−イソプロピルベンゼン、１・２−ビス（３−アミ
ノプロポキシ）エタン、ｍーキシリレンジアミン、ｐー
キシリレンジアミン、ビス（４−アミノシクロヘキシル
）メタン、デカメチレンジアミン、３−メチルヘプタメ
チレンジアミン、４●４−ジメチルヘプタメチレンジア
ミン、２・１１−ドデカンジアミン、２●２−ジメチル
プロピレンジアミン、アクタメチレンジアミン、３−メ
トキシヘキサメチレンジアミン、２●５−ジメチルヘキ
サメチレンジアミン、２・５−ジメチルヘプタメチレン
ジアミン、３−メチルヘヘプタメチレンジアミン、５−
メチルメナメチレンジアミン、１●４−シクロヘキサン
ジアミン、１●１２−オクタデカンジアミン、ビス（３
−アミノプロピル）スルフィド、Ｎ−メチルービス（３
−アミノプロピル）アミン、ヘキサメチレンジアミン、
ヘプタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミンおよび
それらの混合物が挙げられる。なお、これらのジアミン
はもつぱら例示の目的から列挙されたのであつて、それ
によつて全てが尽されている訳ではない点に注意された
い。言及されなかつたその他のジアミンも当業者にとつ
ては自明であろう。上記式（■）のテトラカルボン酸ジ
アンヒドリドは、Ｒ″がたとえばベンゼノイド不飽和結
合を持つた少なくとも６個の炭素原子を含む芳香族基か
ら誘導された四価の基またはかかる芳香族基を含有する
四価の基であるという事実によつて一層詳しく定義する
ことができる。

その場合、ジアンヒドリドの４個のカルボニル基の各々
は四価の基中の別個の炭素原子に結合する。かかるカル
ボニル基は２個ずつ対を成すが、各対のカルボニル基は
Ｒ″基中の隣接する炭素原子または高々１個の炭素原子
をはさんで隣接する炭素原子に結合する。その結果、１
１ｊｊ１１１ｊ９ −０−９または９−［有］刃 または のごとくに五員環または六員環が形成される。

本発明において使用するのに適したテトラカルボン酸ジ
アンヒドリドの実例としては、ピロメリット酸ジアンヒ
ドリド（ＰＭＤＡ）、２・３・６・７−ナフタレンテト
ラカルボン酸ジアンヒドリド、３・３″●４・４″−ジ
フェニルテトラカルボン酸ジ．アンヒドリド、１・２・
５・６−ナフタレンテトラカルボン酸ジアンヒドリド、
２◆２″・３・３″−ジフェニルテトラカルボン酸ジア
ンヒドリド、２・２−ビス（３・４−ジカルボキシフエ
ニル）プロパンジアンヒドリド、ビス（３・４ージカル
．ボキシフエニル）スルホンジアンヒドリド、２●２−
ビス〔４−（３・４ージカルボキシフェノキシ）フェニ
ル〕プロパンジアンヒドリド（ＢＰＡジアンヒドリド）
、２・２−ビス〔４−（２・３−ジカルボキシフエキシ
）フェニル〕プロパンジ・アンヒドリド、ベンゾフェノ
ンテトラカルボン酸ジアンヒドリド（ＢＰＤＡ）、ペリ
レンー１・２・７●８−テトラカルボン酸ジアンヒドリ
ド、ビス（３◆４−ジカルボキシフエニル）エーテルジ
アンヒドリドおよびビス（３・４−ジカルボキシフエニ
ル）メタンジアンヒドリドが挙げられる（カツコ内は略
号）。また、シクロペンタンテトラカルボン酸ジアンヒ
ドリド、シクロヘキサンテトラカルボン酸ジアンヒドリ
ド、ブタンテトラカルボン酸ジアンヒドリドなどのごと
き脂肪族ジアンヒドリドも使用することができる。なお
、トリメリット酸無水物のごときその他の酸水物を混入
してアミド−イミドーシロキサン重合体を調製するこ）
とも差支えない。適当な溶媒（たとえばＮ−メチルー２
−ピロリドン、Ｎ−Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−Ｎ
−ジメチルホルムアミドなど）またはかかる溶媒と非溶
媒との混合物中に溶媒された上記のブ七ツク・共重合体
ないし重合体ブレンドを基体上に設置するためには、浸
漬、吹付け、刷毛塗り、回転塗布などのごとき通常の手
段を使用すればよい。

初期加熱工程においては、かかるブロック共重合体ない
し重合体ブレンドを（しばしば真空中において）約７５
〜１５０℃の温度下で十分な時間だけ乾燥させることに
よつて溶媒が除去される。次いで、約１５０〜３００℃
の温度下で十分な時間だけ加熱することにより、ポリア
ミド酸からポリイミド−ポリシロキサン共重合体への転
化および最終硬化が達成される。上記の一般式て表わさ
れる保護被膜材料にとつて好適な硬化サイクルは下記の
通りである。

（ａ）乾燥Ｎ２中における１３５〜１５０′Ｃで１５〜
３吟間の加熱。（ｂ）乾燥Ｎ２中における約１８５±１
０℃で１５〜６紛間の加熱。

（Ｃ）真空中における約２２５℃で１〜３時間の加熱。

あるいはまた、かかる保護被膜材料はその他の雰囲気（
たとえば本発明の商業的応用の容易さの点から見れば空
気）中においても硬化させ得ることが判明している。更
に詳しく述べれば、固形分含量が２５（重量）％となる
ようにポリアミド酸をＮ−メチルー２一ピロリドン中に
溶解したものから成る重合体前駆物質溶液が下記のよう
にして調製される。

窒素を満たした反応フラスコ内に、Ｎ−メチルー２−ピ
ロリドン４０１．２５ｙ１１・３−ビス（γ−アミノプ
ロピル）テトラメチルジシロキサン１８．６ｙおよびメ
チレンジアニリン３４．６５ｆが充填される。

次いで、適度に均質な混合物が得られるまで攪拌が行わ
れる。攪拌を続けながら、かかる混合物中にベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸ジアンヒドリド８０．５０Ｖが添
加される。約５時間にわたつて攪拌を続けると均質な流
動体が得られる。この流動体は樹脂状のものであつて、
上記の攪拌時間によればその中の化学成分の反応は確実
に完了している。側面３６上に設置される保護被膜材料
の量は、１〜１００ミクロンの厚さを持つた層４６を与
えるに足るものとする。

その場合の最小厚さは、硬化後の保護被膜材料により、
周囲の湿気およびナトリウムイオン汚染が層４６を通つ
て側面３６のシリコンに達するまで侵入することが防止
されると同時に摩擦作用による損傷から側面３６が十分
に保護されるという要求条件に基づいて決定される。更
にまた、酸化物による表面安定化を施された装置の保護
被膜として使用される場合の最小厚さは、表面のイオン
汚染とその下方に位置するＰＮ接合との間に所要の空間
的分離をもたらすものとする。層４６の保護被膜材料は
前駆物質溶液の形で側面３６上に設置されることが望ま
しい。

かかる前駆動物質溶液は適当は溶媒中に溶解された樹脂
状物質から成る。半導体加工用としては１０〜４０（重
量）％の固形分含量を有する前駆物質溶液が適当である
ことが判明している。とは言え、前駆物質溶液は固形分
含量が２０〜４０（重量）％となるように樹脂状物質を
含有することが好ましい。次に第３および４図を見ると
、本発明の保護被膜材料を使用した半導体素子１１０が
示されている。

この素子１１０は半導体材料製の本体１１２から成つて
いる。本体１１２は、向い合つた２つの表面１１４およ
び１１６をたとえば研摩およびラップ仕上によつて平行
にするなどの適当な手段を用いて作製される。本体１１
２は交互に反対の導電型を持つた３つの領域１１８，１
２０および１２２を有している。領域１２２は、導電型
が同じでも抵抗率レベルの異なる２つの領域１２４およ
び１２６から成り得る。互いに反対の導電型を持つた各
対の領域すなわち１１８と１２０および１２０と１２４
の接触面によつてＰＮ接合１２８および１３０が形成さ
れている。図示の通り、素子１１０はトランジスタとし
て作用し得るもので、その場合には領域１１８がエミッ
タ、領域１２０がベース、そして領域１２２がコレクタ
となる。領域１１８，１２０および１２２には電気接点
１３２，１３４および１３６がそれぞれ取付られ、そし
てそれぞれエミッタ、ベースおよびコレクタ接点として
役立つている。

表面１１４の残りの部分上には、熱的に成長させた酸化
物たとえば二酸化ケイ素の層１３８または酸化アルミニ
ウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウムなどの被膜が付着
している。本体１１２中に形成された電気的分離用の溝
１４０は上面１１４から領域１２０、ＰＮ接合１３０お
よび領域１２４を貫通して領域１２６内にまて達してい
る。素子１１０の外側周辺部分にある溝１４０は素子１
１０の電気的性質の制御を助けるものである。１４２は
溝１４０の表面内に配置された重合体材料である。

次に第５図を見ながら説明すれば、素子１１０がＮＰＮ
トランジスタである場合、層４６の保護被膜材料は素子
１１０の電気的特性を安定化するための優れた手段を提
供することが判明した。

動作状態においては、第５図中にプラス符号で示される
ごとく、汚染物としての可動ナトリウムイオンが二酸化
ケイ素の層１３８の表面１４４上に存在する。なお、層
１３８の厚さは約３０００Ａである。可動ナトリウムイ
オンが存在する結果、領域１２０からＰＮ接合１２８お
よび領域１１８を通つて表面１１４に至るＰ型領域１４
３内においてチャンネル形成が起る。従つて、素子１１
０は大きい漏れ電流および低い不可逆的降状電圧を示す
ことになる。次に第６図を見ると、素子１０の層４６お
よび装置１１０の層１４２に関連して既に記載された保
護被膜材料の薄い層１４６が層１３８の表面１４４上に
設置されている。

層１４６の厚さは、層４６の場合と同じく、約１〜１０
０ミクロンである。層１４６が存在する結果、可動イオ
ンの影響は実質的に減少する。被覆されない素子と比べ
れノば、漏れ電流は極めて少なく、また降状電圧は著し
く上昇して２倍以上にもなる。層１４６の保護被膜材料
によれば、第５図に示された場合に比べて素子１１０の
表面１１４から一層遠ざけられる結果、可動イオンの一
部は不動化されかつ残部は排除されるものと信じられる
。層１４６の保護被膜材料を使用することのその他の利
点は既に述べた通りである。

硬化後の保護被膜材料は約４５０℃の温度に耐えること
ができる。このように有利な成績に基づけば、半導体の
取付けおよびリード線の溶接に先立つて素子１１０の表
面安定化を行うことができる。そうすれば、割合にきた
ない加工作業に際しても素子１１０は汚染から守られる
ことになる。また、ポリシロキサンすなわち重合体のシ
リコーン部分は定着剤として作用するもものと信じられ
る。

従つて、それは極めて少量で十分なのであつて、重合体
中に存在するシリコーン部分のモル比率は僅かに約５（
モル）％であり得る。本発明を更に例証するため、最新
のプレーナ技術を用いて高圧電力トランジスタが作製さ
れた。

第３および４図に示されたトランジスタはメサ形のもの
であつて、食刻された溝の内面にコレクターベース接合
部が露出している。かかるトランジスタに表面安定化を
施すためには、重合体前駆物質溶液を溝の区域内へ選択
的に設置してかかる構造物中のあらゆるシリコーン露出
部分を被覆すればよい。そこで、固形分含量が２５（重
量）％となるようにポリアミド酸をＮ−メチルー２−ピ
ロリドン中に溶解したものから成る重合体前駆物質溶液
ＰＮ接合の端部の露出した本体表面上に設置された。か
かる重合体前駆物質溶液は、ベンゾフェノンテトラカル
ボン酸ジアンヒドリドをメチレンジアニリンおよびビス
（γ−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサンと反
応させることによつて調製された。

その場合、後の２種のジアミン物質は７０：３０のモル
比率て使用された。分子量の大きい重合体の生成にとつ
て有利となるよう、反応は５０℃未満の温度および適当
に精製乾燥された物質を−用いて行われた。保護被膜材
料の硬化は３段階の加熱によつて達成された。

先ず、各々の被覆された半導体装置ないしウエフアが乾
燥窒素ガスの雰囲気中において１３５±５℃で２吟間に
わたり加熱された。この加一熱時間の経過後、温度が１
８５±５℃に上昇させられ、そして装置が乾燥窒素ガス
中において３紛間にわたりその温度に保たれた。その後
、材料は真空中２２５℃で少なくとも１時間加熱された
。硬化後の被膜を検査したところ、それらは透明であつ
て気泡を含まなかつた。全ての装置が電気的に評価され
た。被覆された装置は優れた電気的特性を示した。ベ−
スーコレクタ間降状電圧（ＢＶｃＢＯ）の測定によれば
、約８００Ｖの反復可能な値が得られた。これは使用さ
れた２０〜４０Ω・ＣｍのＮ一型材料に関して予測され
る理論値に近似するものであり、従つて表面降状ではな
く体積降状の起つていることがわかる。降状電圧に近い
電圧に・よる逆方向バイアス条件下での漏れ電流レベル
は、室温下において約１μＡであつた（コレクタ面積約
０．４ｃＩｔ）。それとは対照的に、被覆されない同様
な装置は数百ボルトの電圧下で約０．１ｍ．Ａの逆方向
漏れ電流を示し、また２００〜４００■の電圧下で不可
逆的な降状を示す。

硬化後の保護被膜材料に関する誘電率は３．０であつた
。

厚さ２．４μｍの被膜に関する絶縁耐力は４００Ｖ１ｐ
ｍ．であつた。硬化後の保護被膜材料の体積抵抗率は２
５℃で１０１７Ω・ｄ１また表面電荷は１．８×１０１
１／Ｃｒｌの正電荷であつた。被覆された装置を１詩間
にわたつて水道水中に浸した場合、それの動作特性に対
する影響は無視できる程度であつた。また、装置に対し
て持続的な逆方向バイアスを印力叱た場合、約９０℃で
約６時間までに関する限り逆方向の漏れ電流に変化はな
かつた。保護被膜材料のシリコーン含量が２５〜３５（
モル）％である場合には、優れた粉理的および電気的特
性が得られる。

かかる材料は半導体材料の表面に対して優れた付着性を
示す。更にまた、硬化後の保護被膜材料は優れた耐摩耗
性を示すと同時に、，素子に対して優れた湿れた湿気お
よび可動イオン障壁シールを形成する。上記の特徴に基
づけば、本発明の保護被膜材料は従来のものよりも優れ
ている。

その上、一成分系の形で容易に設置できると同時に硬化
サイクルが簡単であるため、半導体工業における製造加
工への適合性の点でも改善が見られるのである。

【図面の簡単な説明】

第１，２および３図は本発明に従つて加工された半導体
素子の断面側面図、第４図は第３図の素子の上面図、そ
して第５および６図は半導体素子の一部の断面側面図で
ある。 図中、１０は半導体素子、１２は本体、１８および２０
はＰ型領域、２２，２４および２６はＮ型領域、２８，
３０，３２および３４はＰＮ接合、３８，４２および４
４は接点、４６は保護被膜材料の層、１１０は半導体素
子、１１２は本体、１１８および１２２はＮ型領域、１
２０はＰ型領域、１２８および１３０はＰＮ接合、１３
２，１３４および１３６は接点、１３８は酸化物層、１
４０は溝、そして１４２および１４６は保護被膜材料の
層を表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体材料製の本体、前記本体中に形成されかつ互
   いに反対の導電型を持つた少なくとも２つの領域、互い
   に反対の導電型を持つた各対の領域の間に配置されかつ
   それらの接触面によつて形成されたＰＮ接合（少なくと
   も１つのＰＮ接合の端部が前記本体の表面に露出してい
   る）、および前記本体の表面及び少なくとも１つのＰＮ
   接合の前記露出端部上に直接配置された保護被膜材料の
   層の諸要素から成るものにおいて、前記保護被膜材料が
   ケイ素を含まない有機ジアミン、有機テトラカルボン酸
   ジアンヒドリド、およびアミノ基でキャップされたポリ
   シロキサンの反応生成物としての共重合物質であつて、
   硬化後の前記反応生成物は式▲数式、化学式、表等があ
   ります▼ （ここに、Ｒは二価の炭化水素基、Ｒ′は一価の炭化水
   素基、Ｒ″は四価の有機基、ｘは１〜４の価を有する整
   数、そしてｎは１より大きい整数である）で表わされる
   １５〜４０（モル）％の共縮合構造単位を伴つた式▲数
   式、化学式、表等があります▼ （ここに、Ｒ＿１″は前記に定義された通り、Ｑは有機
   ジアミンの残基であるケイ素を含まない二価の有機基、
   そしてｍは１より大きい整数である）で表わされる反復
   構造単位を有することを特徴とする半導体素子。 ２ 前記層が１〜１０ミクロンの厚さを有する、特許請
   求の範囲第１項記載の半導体素子。 ３ 前記共重合物質がベンゾフェノンテトラカルボン酸
   ジアンヒドリドとメチレンジアニリンおよびビス（γ−
   アミノプロピル）テトラメチルジシロキサンとの反応生
   成物である、特許請求の範囲第１項記載の半導体素子。 ４ 前記層の厚さが１〜１０ミクロンである、特許請求
   の範囲第３項記載の半導体素子。５ 前記半導体材料が
   ケイ素である、特許請求の範囲第１項記載の半導体素子
   。 ６ 前記半導体材料がケイ素である、特許請求の範囲第
   ３項記載の半導体素子。 ７ 前記半導体材料がケイ素である、特許請求の範囲第
   ４項記載の半導体素子。 ８ 有機テトラカルボン酸ジアンヒドリドが２・２−ビ
   ス〔４−（３・４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル
   〕プロパンジアンヒドリド及び２・２−ビス〔４−（２
   ・３−ジカルボキシフェノキシ）フェニル〕プロパンジ
   アンヒドリドから成る群から選ばれる特許請求の範囲第
   １項記載の半導体素子。 ９ ケイ素を含まない有機ジアミンが４・４′−ジアミ
   ノジフェニルメタンである特許請求の範囲第８項記載の
   半導体素子。 １０ アミノ基でキャップされたポリシロキサンが１・
   ３−ビス（アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン
   である特許請求の範囲第８項記載の半導体素子。 １１ ケイ素を含まない有機ジアミンが４・４′−ジア
   ミノジフェニルメタンである特許請求の範囲第１０項記
   載の半導体素子。 １２ 半導体材料製の本体、前記本体中に形成されかつ
   互いに反対の導電型を持つた少なくとも２つの領域、互
   いに反対の導電性を持つた１対の領域の間に配置されか
   つそれ等の接触面によつて形成され前記本体の表面まで
   延びているＰＮ接合、前記本体の表面及びＰＮ接合の上
   に直接配置された二酸化ケイ素の層、および前記二酸化
   ケイ素の層の上に配置された保護被膜材料の層の諸要素
   からなり、前記保護被膜材料がケイ素を含まない有機ジ
   アミン、有機テトラカルボン酸ジアンヒドリド、および
   アミノ基でキャップされたポリシロキサンの反応生成物
   としての共重合物質であつて硬化後の前記反応生成物は
   式▲数式、化学式、表等があります▼ （ここに、Ｒは二価の炭化水素基、Ｒ′は一価の炭化水
   素基、Ｒ″は四価の有機基、ｘは１〜４の価を有する整
   数、そしてｎは１より大きい整数である）で表わされる
   １５〜４０（モル）％の共縮合構造単位を伴つた式▲数
   式、化学式、表等があります▼ （ここに、Ｒ″は前記に定義された通り、Ｑは有機ジア
   ミンの残基であるケイ素を含まない二価の有機基、そし
   てｍは１より大きい整数である）で表わされる反復構造
   単位を有することを特徴とする半導体素子。 １３ 重合体層の厚さが１〜１０ミクロンである特許請
   求の範囲第１２項記載の半導体素子。 １４ 重合体材料がベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ
   アンヒドリドとメチレンジアニリン及びビス（γ−アミ
   ノプロピル）テトラメチルジシロキサンとの反応生成物
   である特許請求の範囲第１２項記載の半導体素子。 １５ 重合体層の厚さが１〜１０ミクロンである特許請
   求の範囲第１４項記載の半導体素子。 １６ 半導体材料がケイ素である特許請求の範囲第１４
   項記載の半導体素子。 １７ 半導体材料がケイ素である特許請求の範囲第１５
   項記載の半導体素子。 １８ 有機テトラカルボン酸ジアンヒドリドが２・２−
   ビス〔４−（３・４−ジカルボキシフェノキシ）フェニ
   ル〕プロパンジアンヒドリド又は２・２−ビス〔４−（
   ２・３−ジカルボキシフェノキシ）フェニル〕プロパン
   ジアンヒドリドである特許請求の範囲第１２項記載の半
   導体素子。 １９ ケイ素を含まない有機ジアミンが４・４′−ジア
   ミノジフェニルメタンである特許請求の範囲第１８項記
   載の半導体素子。 ２０ アミノ基でキャップされたポリシロキサンが１・
   ３−ビス（γ−アミノプロピル）テトラメチルジシロキ
   サンである特許請求の範囲第１８項記載の半導体素子。 ２１ ケイ素を含まない有機ジアミンが４・４′−ジア
   ミノジフェニルメタンである特許請求の範囲第２０項記
   載の半導体素子。２２ 重合体層の厚さが１〜１０ミク
   ロンである特許請求の範囲第１８項記載の半導体素子。 ２３ 半導体材料がケイ素である特許請求の範囲第１８
   項記載の半導体素子。 ２４ ケイ素を含まない有機ジアミン、２・２−ビス〔
   ４−（３・４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル〕プ
   ロパンジアンヒドリドか２・２−ビス〔４−（２・３−
   ジカルボキシフェノキシ）フェニル〕プロパンジアンヒ
   ドリドである有機テトラカルボン酸ジアンヒドリド、お
   よびアミノ基でキャップされたポリシロキサンの反応か
   ら誘導されたものであつて、硬化後には式▲数式、化学
   式、表等があります▼ （ここに、Ｒは二価の炭化水素基、Ｒ′は一価の炭化水
   素基、Ｒ″は四価の有機基、ｘは０より大きい価を有す
   る整数、そしてｎは１より大きい整数である）で表わさ
   れる１５〜４０（モル）％の共縮合構造単位を伴つた式
   ▲数式、化学式、表等があります▼（ここに、Ｒ″は前
   記に定義された通り、Ｑは有機ジアミンの残基であるケ
   イ素を含まない二価の有機基、そしてｍは１より大きい
   整数である）で表わされる反復構造単位を有するような
   反応生成物としての共重合物質と溶媒とから成ることを
   特徴とする重合体の前駆物質溶液。 ２５ 前記共重合物質が樹脂状物質として存在しかつ溶
   液の１０〜４０（重量）％を占める、特許請求の範囲第
   ２４項記載の前駆物質溶液。２６ ケイ素を含まない有
   機ジアミンが４・４′−ジアミノジフェニルメタンであ
   る特許請求の範囲第２４項記載の前駆物質溶液。 ２７ アミンでキャップされたポリシロキサンが１・３
   −ビス（γ−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサ
   ンである特許請求の範囲第２４項記載の前駆物質溶液。 ２８ ケイ素を含まない有機ジアミンが４・４′−ジア
   ミノジフェニルメタンである特許請求の範囲第２７項記
   載の前駆物質溶液。