NL7906941A - SEMI-CONDUCTOR COMPONENT. - Google Patents
SEMI-CONDUCTOR COMPONENT. Download PDFInfo
- Publication number
- NL7906941A NL7906941A NL7906941A NL7906941A NL7906941A NL 7906941 A NL7906941 A NL 7906941A NL 7906941 A NL7906941 A NL 7906941A NL 7906941 A NL7906941 A NL 7906941A NL 7906941 A NL7906941 A NL 7906941A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- formula
- silicon
- filler
- semiconductor component
- component according
- Prior art date
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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02118—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer carbon based polymeric organic or inorganic material, e.g. polyimides, poly cyclobutene or PVC
-
- 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
- H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
- H01L23/293—Organic, e.g. plastic
- H01L23/296—Organo-silicon compounds
-
- 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
Description
% , S 2348-976 * ***%, S 2348-976 * ***
P & CP&C
Halfgeleidercomponent.Semiconductor component.
De uitvinding heeft betrekking op beschermende bekledingsmaterialen voor halfgeleidercomponenten met verbeterde elektrische eigenschappen, alsmede op een werkwijze voor het vervaardigen van halfgeleidercomponenten en een werkwijze ter bereiding van de bekledingsmaterialen.The invention relates to protective coating materials for semiconductor components with improved electrical properties, as well as to a method of manufacturing semiconductor components and a method of preparing the coating materials.
5 Er zijn werkwijzen bekend voor het bedekken van ten minste vooraf be paalde blootliggende oppervlaktegebieden van halfgeleidercomponenten met elektrisch isolerende oxiden. Zulke deklagen zijn dunne lagen en zij zijn nagenoeg niet bestand tegen mechanische slijtage en zij vereisen betrekkelijk kostbare bewerkingsapparatuur. In vrijwel alle gevallen wordt een 10 tweede en dikkere laag van een beschermend bekledingsmateriaal aangebracht voor het beschermen van de eerste elektrisch isolerende laag. Minerale vetten op basis van siloxan, vernissen, rubbers en harsen die worden toegepast als deklaag op het beschermende materiaal, blijken gewenste fysische eigenschappen te missen.Methods are known for covering at least predetermined exposed surface areas of semiconductor components with electrically insulating oxides. Such coatings are thin layers and are virtually resistant to mechanical wear and require relatively expensive processing equipment. In almost all cases, a second and thicker layer of a protective coating material is applied to protect the first electrically insulating layer. Mineral greases based on siloxane, varnishes, rubbers and resins, which are applied as a coating on the protective material, appear to lack desirable physical properties.
15 Het Amerikaanse octrooischrift 3.615.913 beschrijft de toepassing van een deklaag van een gehard, beschermend bekledingsmateriaal, en wel een polyimide of een polyamide-polyimide dat wordt aangebracht op blootliggende einddelen van ten minste één PN-keerlaag, ten einde deze te passiveren.US patent 3,615,913 describes the use of a coating of a hardened protective coating material, namely a polyimide or a polyamide-polyimide, which is applied to exposed end parts of at least one PN barrier layer in order to passivate them.
Hoewel deze materialen goed bestand zijn tegen mechanische slijtage, maken 20 de passiveringseisen van de halfgeleidercomponent verdere verbeteringen noodzakelijk. Het bovengenoemde Amerikaanse octrooischrift 3.615.913 beschrijft verder de toepassing van siliciumoxide, glasvezels, boriumnitride, aluminiumoxide, kwarts, mica, magnesiumoxide en opnieuw geactiveerd poly-tetrafluoretheen e.d. voor het regelen van de consistentie van het polymere 25 materiaal voor het aanbrengen op bepaalde oppervlakgebieden van halfgeleidercomponenten. Ook is alizarine in verschillende bekledingsmaterialen opgenomen om bij te dragen aan een soort reinigingsbehandeling van het oppervlak van halfgeleidercomponenten.While these materials are highly resistant to mechanical wear, the passivation requirements of the semiconductor component require further improvements. The aforementioned U.S. Pat. No. 3,615,913 further describes the use of silica, glass fibers, boron nitride, alumina, quartz, mica, magnesium oxide and reactivated poly-tetrafluoroethylene, etc. to control the consistency of the polymeric material for application to certain surface areas of semiconductor components. Alizarin has also been incorporated into various coating materials to contribute to a type of surface cleaning treatment of semiconductor components.
Tegenwoordig wordt op grote schaal gebruik gemaakt van oxide/glaslagen 30 voor het passiveren en inkapselen van halfgeleidercomponenten wanneer stabiliteit en lange levensduur belangrijke overwegingen zijn. Indien de glasachtige laag echter moet worden opgebracht na metallisering met aluminium (een veel voorkomende eis), wordt de keuze van geschikte glassystemen ernstig beperkt door de maximaal toelaatbare opbrengtemperatuur van circa 35 577°C. Deze beperking vindt zijn oorzaak in het eutecticum van aluminium en silicium en dient zorgvuldig in acht genomen te worden bij alle bewerkingen die volgen op het aanbrengen van aluminium op het silicium.Today, oxide / glass layers 30 are widely used for passivation and encapsulation of semiconductor components when stability and long life are important considerations. However, if the glassy layer is to be applied after aluminum metallization (a common requirement), the selection of suitable glass systems is severely limited by the maximum allowable application temperature of about 35 577 ° C. This limitation is due to the eutectic of aluminum and silicon and should be carefully observed in all operations following the application of aluminum to the silicon.
Er zijn tegenwoordig verscheidene werkwijzen voor het bekleden met glas in gebruik. Daaronder zijn de chemische afzetting uit damp (CVD), het 7906941 - 2 - V' , - opsmelten van glasfrit en het opcentrifugeren van glas vormende alcohola-ten. Met de laatstgenoemde werkwijze kunnen slechts zeer dunne lagen met een dikte in de orde van grootte van 2000 &. worden verkregen, waarbij de glassoorten de neiging vertonen om sterker reactief te zijn dan wenselijk 5 is, zodat zij slechts van beperkt nut zijn voor het inkapselen. Glasfrit wordt op grote schaal toegepast voor het inkapselen, maar wordt gewoonlijk niet gebruikt voor passivering van het oppervlak wegens de moeilijkheden bij het samenstellen van glassoorten met een geschikte thermische uitzet-tingscoëfficient die overeenkomt met die van silicium en die tevens ge-10 schikte passiveermiddelen zijn en chemisch stabiel zijn. De chemische afzetting uit de dampfase maakt een geschikte dikte, een ruime keuze van samenstellingen, een goede aanpassing van de thermische uitzettingscoëfficiënt, enz., mogelijk, maar moeilijkheden bij het beheersen van de verontreiniging met natrium in reactoren voor het chemisch afzetten uit de dampfase maken 15 het moeilijk aanvaardbare passiveringslagen te verkrijgen door rechtstreekse afzetting op blootliggend silicium. Deze werkwijze is daardoor gewoonlijk beperkt tot het aanbrengen van een tweede laag van SiC^ en metallise-ringslagen. Bij de huidige stand van de techniek is geen van deze werkwijzen in staat een betrouwbare passivering en inkapseling te leveren voor 20 grote thyristoren en andere halfgeleidercomponenten voor groot vermogen.Several methods of glass coating are in use today. Among these are the chemical vapor deposition (CVD), the melting of glass frit and the centrifugation of glass-forming alcohols. With the latter method, only very thin layers with a thickness on the order of 2000 &. the glasses tend to be more reactive than desirable so that they are of limited use for encapsulation. Glass frit is widely used for encapsulation, but is not usually used for surface passivation because of difficulties in composing glasses having a suitable coefficient of thermal expansion similar to that of silicon and which are also suitable passivating agents and are chemically stable. The chemical vapor deposition permits a suitable thickness, a wide choice of compositions, a good adjustment of the thermal expansion coefficient, etc., but difficulties in controlling the contamination with sodium in chemical vapor deposition reactors It is difficult to obtain passivation layers that are acceptable by direct deposition on exposed silicon. This method is therefore usually limited to applying a second layer of SiCl 2 and metallization layers. In the prior art, none of these methods are capable of providing reliable passivation and encapsulation for large thyristors and other high power semiconductor components.
Recentelijk is een passiveringsmateriaal ontwikkeld voor het bekleden van elektronische componenten. Dit materiaal is een copolymeer, en wel een reactieprodukt van een siliciumvrij organisch diamine, een organisch tetra-carbonzuurdianhydride en een polysiloxan. Dit materiaal betekent een be-25 langrijke verbetering ten opzichte van bekende materialen, daar het een betere hechting en bestandheid tegen corona-ontladingen vertoont dan tot dan toe bekende polyimide en polyamide-imide bevattende bekledingsmaterialen. Wegens zijn waardevolle oppervlakte-eigenschappen, is het gewenst dit materiaal toe te passen voor het bekleden van halfgeleidercomponenten die bij 30 hoge spanning werken. In deze componenten is het gewenst dat de bekleding op het oppervlak de bij het siliciumoppervlak optredende sterke elektrische velden vermindert tot waarden die laag genoeg zijn om geen doorslag aan het oppervlak of corona-ontladingen in de omgevende lucht en geen oppervlak-lek van belang te laten plaatsvinden. Met zeer dunne lagen van polymere 35 materialen is dit moeilijk. Door toepassing van geschikte vulstoffen kunnen echter dikkere lagen materiaal op economische wijze, bijvoorbeeld met een borstel of door zeefdrukken, worden aangebracht.A passivation material has recently been developed for coating electronic components. This material is a copolymer, which is a reaction product of a silicon-free organic diamine, an organic tetra-carboxylic dianhydride and a silicone. This material represents a significant improvement over known materials, since it exhibits better adhesion and corona discharge resistance than previously known polyimide and polyamideimide-containing coating materials. Due to its valuable surface properties, it is desirable to use this material for coating semiconductor components operating at high voltage. In these components, it is desirable that the surface coating reduce the strong electric fields occurring at the silicon surface to values low enough to not cause surface breakdown or corona discharges in the surrounding air and surface leakage of interest take place. This is difficult with very thin layers of polymeric materials. However, by using suitable fillers, thicker layers of material can be applied economically, for example with a brush or by screen printing.
De uitvinding verschaft een halfgeleidercomponent, bestaande uit een lichaam van halfgeleidermateriaal met ten minste twee gebieden van tegenge- · 7906941 - 3 - * ** 4.The invention provides a semiconductor component consisting of a body of semiconductor material with at least two regions of opposite 7906941-3 * ** 4.
steld geleidingstype. Daartussen bevindt zich een PN-keerlaag, gevormd door ae aan elkaar grenzende oppervlakken, van elk paar gebieden, van tegengesteld geleidingstype. Een einddeel van ten minste één PN-keerlaag ligt bloot aan een oppervlak van het lichaam.set conductivity type. Between them there is a PN barrier formed by a contiguous surfaces, of each pair of regions, of opposite conductivity type. An end portion of at least one PN barrier is exposed on a surface of the body.
5 Een laag van een organisch of een siloxan bevattend organisch materiaal wordt aangebracht op een geselecteerd oppervlakgebied van de component en het einddeel van ten minste één blootliggende PN-keerlaag. De materiaal-laag is een passiverings-bekledingslaag en/of een inkapseling voor het hierdoor beklede oppervlak. Het passiveringsmateriaal wordt gekozen uit: 10 a) Een reactieprodukt van een siliciumvrij organisch diamine en een organisch tetracarbonzuurdianhydride; dit reactieprodukt is een polymeer dat in geharde toestand zich herhalende eenheden met de formule (1) bevat; b) een reactieprodukt van een siliciumvrij organisch diamine, een organisch tetracarbonzuurdianhydride en een polysiloxan-diamine met eindstan- 15 dige aminogroepen; dit reactieprodukt is een polymeer dat in geharde toestand zich herhalende eenheden met de formule (1) en 15 - 45 mol % eenheden met de formule (2) van het formuleblad bevat; c) een mengsel van een polyimide met zich herhalende eenheden met de formule (1) en 15 - 45 mol % polyimide met de formule (2); 20 in de bovengenoemde formule is R een tweewaardige koolwaterstof groep; R' een eenwaardige koolwaterstofgroep; R" een vierwaardige organische groep; Q een tweewaardige siliciumvrije organische groep, en wel de rest van een organisch diamine; en x een getal met een waarde van meer dan 0; en zijn m en n getallen met een waarde groter dan 1, waarbij m en n gelijk 25 kunnen zijn.A layer of an organic or siloxane-containing organic material is applied to a selected surface area of the component and the end portion of at least one exposed PN barrier layer. The material layer is a passivation coating layer and / or an encapsulation for the surface coated thereby. The passivation material is selected from: a) A reaction product of a silicon-free organic diamine and an organic tetracarboxylic dianhydride; this reaction product is a polymer which contains recurring units of the formula (1) in the cured state; b) a reaction product of a silicon-free organic diamine, an organic tetracarboxylic dianhydride and a silicone diamine having terminal amino groups; this reaction product is a polymer which contains recurring units of the formula (1) and 15-45 mol% units of the formula (2) of the formula sheet in the cured state; c) a mixture of a polyimide with recurring units of the formula (1) and 15 - 45 mol% of polyimide of the formula (2); In the above formula, R is a divalent hydrocarbon group; R 'a monovalent hydrocarbon group; R "is a tetravalent organic group; Q is a divalent silicon-free organic group, the remainder of an organic diamine; and x is a number with a value greater than 0; and m and n are numbers with a value greater than 1, where m and n can be equal to 25.
Elk van de polymere materialen kan gemengd worden met een vulstof,‘en wel siliciumoxide, aluminiumoxide of silicium. De vulstof verbetert de fysische en de elektrische eigenschappen van het polymere materiaal. Verder maken het siliciumoxide en het silicium het polymere materiaal geschikter 30 om halfgeleiderplaatjes met een laserstraal te bewerken.Any of the polymeric materials can be mixed with a filler, "silica, alumina or silicon. The filler improves the physical and electrical properties of the polymeric material. Furthermore, the silicon oxide and the silicon make the polymeric material more suitable for processing semiconductor wafers with a laser beam.
De figuren 1 en 2 zijn doorsneden door halfgeleidercomponenten die de onderhavige nieuwe polymere materialen bevatten.Figures 1 and 2 are sectional views of semiconductor components containing the present novel polymeric materials.
In fig. 1 is een halfgeleidercomponent 10 afgebeeld, die bestaat uit een lichaam 12 van halfgeleidermateriaal. Het lichaam 12 wordt vervaardigd 35 op geschikte wijze, zoals bijvoorbeeld door het polijsten en lappen van twee tegenover elkaar liggende oppervlakken 14 en 16 totdat deze evenwijdig zijn. Het lichaam 12 bevat twee of meer gebieden van tegengesteld geleidingstype en een PN-keerlaag tussen de aan elkaar grenzende oppervlakken van elk paar gebieden van tegengesteld geleidingstype. Het einddeel van ten 7906941 «p * - 4 - minste één PN-keerlaag komt uit aan een oppervlak van het lichaam 12. Het lichaam 12 bestaat uit een geschikt halfgeleidermateriaal, zoals bijvoorbeeld silicium, siliciumcarbide, germanium of verbindingen van de elementen uit de groepen II, III, V en VI van het Periodiek Systeem der Elementen.In Fig. 1, a semiconductor component 10 is shown, which consists of a body 12 of semiconductor material. The body 12 is manufactured in a suitable manner, such as, for example, by polishing and lapping two opposing surfaces 14 and 16 until they are parallel. The body 12 includes two or more regions of opposite conductivity type and a PN barrier between the adjacent surfaces of each pair of regions of opposite conductivity type. The end portion of at least one PN reverse layer 7906941 «p * - 4 emerges on a surface of the body 12. The body 12 consists of a suitable semiconductor material, such as, for example, silicon, silicon carbide, germanium or compounds of the elements of the groups II, III, V and VI of the Periodic Table of the Elements.
5 Bij wijze van voorbeeld wordt hier aangenomen dat het lichaam 12 be staat uit silicium waarin vijf gebieden van onderling verschillend gelei-dingstype en vier PH-keerlagen voorkomen. Zulk een component 10 kan werken als thyristor. Het lichaam 12 bestaat in dat geval uit gebieden 18 en 20 van het P-type, een gebied 19 van het P+-type en gebieden 22, 24 en 26 van 10 het N-type. PN-keerlagen.28, 30, 32 en 34 worden gevormd tussen de aan elkaar grenzende oppervlakken van de respectieve paren gebieden 18 en 22, 22 en 20, 20 en 24 en 20 en 26 van tegengesteld geleidingstype.By way of example, it is here assumed that the body 12 is made of silicon in which five regions of different conductivity type and four PH reversal layers exist. Such a component 10 can act as a thyristor. The body 12 in that case consists of P-type regions 18 and 20, a P + type region 19 and N-type regions 22, 24 and 26. PN reversals. 28, 30, 32 and 34 are formed between the adjacent surfaces of the respective pairs of regions 18 and 22, 22 and 20, 20 and 24 and 20 and 26 of opposite conductivity type.
Een methode voor het beheersen van het elektrische oppervlakveld bij zulk een thyristor is het vormen van het zij-oppervlak 36 na het bevesti-15 gen van het gedeeltelijk bewerkte lichaam 12 op een grote contactelektrode of draagelektrode 38 door middel van een laag 40 van een'geschikt elektrisch soldeer dat een ohmse aansluiting vormt. Elektrische contacten 42 en 44 worden bevestigd aan de respectieve gebieden 24 en 26. Zoals afgebeeld resulteert de bewerking van het oppervlak 36 in de bekende oppervlakconfi-20 guratie met dubbele afscheiding.One method of controlling the electric surface field in such a thyristor is to form the side surface 36 after attaching the partially machined body 12 to a large contact electrode or support electrode 38 by means of a layer 40 of a suitable electric solder that forms an ohmic connection. Electrical contacts 42 and 44 are attached to the respective areas 24 and 26. As shown, the machining of the surface 36 results in the known double-deposition surface configuration.
In fig. 2 is een halfgeleidercomponent 50 met dubbele positieve insnoering voor het beheersen van het elektrische oppervlakveld afgebeeld. Overeenkomstige onderdelen zijn in de fig. 1 en 2 met dezelfde verwijzings-nummers aangegeven en werken op dezelfde wijze. De afgebeelde component 50 25 werkt als een thyristor.In Fig. 2, a semiconductor component 50 with double positive constriction for controlling the electric surface field is shown. Corresponding parts are designated in FIGS. 1 and 2 with the same reference numerals and operate in the same manner. The illustrated component 50 functions as a thyristor.
Ongeacht de methode die wordt toegepast voor het beheersen van het' elektrische oppervlakveld, liggen bepaalde einddelen van ten minste sommige PN-keerlagen bloot aan het oppervlak van het lichaam 12. Derhalve is het noodzakelijk een geschikt materiaal aan te brengen voor het beschermen van 30 de blootliggende einddelen van de PN-overgangen.Regardless of the method used to control the electrical surface field, certain end portions of at least some PN turns are exposed on the surface of the body 12. Therefore, it is necessary to apply a suitable material to protect the exposed end parts of the PN junctions.
Een laag 46 van een beschermend afdekmateriaal wordt aangebracht op ten minste het oppervlak 36 en het blootliggende einddeel van ten minste de PN-keerlagen 28 en 30. Het is gewenst dat het materiaal van de laag 46 hecht aan het oppervlak 36 alsmede aan het materiaal van de laag 44 en de 35 contact- of draagelektrode 38. Het materiaal van de laat 46 dient geschikte isolerende eigenschappen te bezitten en tevens in .staat te zijn hoge. temperaturen te doorstaan die optreden bij het bewerken van de component 10. Verder moet het materiaal van de laag 46 in staat zijn om in geharde toestand een goede hechting te verschaffen aan het gekozen oppervlak van de 7906941 - 5 - component 10 en tevens dient het materiaal goed bestand te zijn tegen mechanische slijtage, benevens bestand te zijn tegen de chemicaliën die toegepast worden bij het voltooien van de vervaardiging van de component 10.A layer 46 of a protective cover material is applied to at least the surface 36 and the exposed end portion of at least the PN baffles 28 and 30. It is desirable that the material of the layer 46 adhere to the surface 36 as well as the material of the layer 44 and the contact or support electrode 38. The material of the leave 46 should have suitable insulating properties and also be capable of being high. withstand temperatures that occur when machining the component 10. Furthermore, the material of the layer 46 must be able to provide good adhesion to the selected surface of the 7906941-5 component 10 when cured, and the material must also well resistant to mechanical wear, as well as resistant to the chemicals used in completing component 10 manufacture.
Een beschermend bekledingsmateriaal, zoals bijvoorbeeld een polyimide 5 of een polyimide-siloxancopolymeer, blijkt een geschikt materiaal te zijn bij afzetting op ten minste het oppervlak 36 en het blootliggende uiteinde van ten minste de PN-keerlagen 28 en 30.A protective coating material, such as, for example, a polyimide 5 or a polyimide-siloxane copolymer, has been found to be a suitable material when deposited on at least the surface 36 and the exposed end of at least the PN baffles 28 and 30.
Het beschermende bekledingsmateriaal kan op het oppervlak 36 worden aangebracht in de vorm van een polymeer voorprodukt, opgelost in een ge- 10 schikt oplosmiddel. Bij verwarming verdampt het oplosmiddel en wordt het beschermende materiaal van de laag 46 in situ geimidiseerd op het oppervlak 36 en het einddeel van ten minste één PN-keerlaag. Bij voorkeur wordt het materiaal van de laag 46 op het vooraf bepaalde oppervlakgebied van het oppervlak 36 van het lichaam 12 afgezet als een oplossing van een oplosbaar 15 polymeer tussenprodukt. Het aanbrengen van het materiaal op ten minste het oppervlak 36 van het lichaam 12 vindt op geschikte wijze plaats, bijvoorbeeld door spuiten, opcentrifugeren, opstrijken of dergelijke. Het lichaam 12 met het daarop aangebrachte beschermende materiaal wordt vervolgens verwarmd ten einde het harsachtige oplosbare polymeer-tussenprodukt om te 20 zetten in een gehard, vast en selectief onoplosbaar materiaal.The protective coating material can be applied to the surface 36 in the form of a polymer precursor dissolved in a suitable solvent. When heated, the solvent evaporates and the protective material of the layer 46 is imidized in situ on the surface 36 and the end portion of at least one PN barrier layer. Preferably, the material of the layer 46 is deposited on the predetermined surface area of the surface 36 of the body 12 as a solution of a soluble polymer intermediate. The application of the material on at least the surface 36 of the body 12 takes place in a suitable manner, for example by spraying, centrifuging, ironing or the like. The body 12 with the protective material applied thereon is then heated in order to convert the resinous soluble polymer intermediate into a cured, solid and selectively insoluble material.
Een geschikt materiaal voor de laag 46, die aan de bovengenoemde eisen voldoet, is: a) Een reactieprodukt van een siliciumvrij organisch diamine en een organisch tetracarbonzuurdianhydride in een geschikt organisch oplosmiddel, 25 welke reactie resulteert in een copolymeer dat in geharde toestand, zich her-halendeeenheden met-de formule Cl). van het formuleblad bezit; b) een reactieprodukt van een siliciumvrij organisch diamine, een organisch tetracarbonzuurdianhydride en een polysiloxandiamine met eindstandige aminogroepen in een organisch oplosmiddel, welke reactie resulteert in een 30 copolymeer dat in geharde toestand zich herhalende eenheden met de formule (1) en 15 - 45 en bij voorkeur 25 - 35 mol % zich herhalende eenheden met de formule (2) bevat; of c) een mengsel van een polyimideverbinding met zich herhalende eenheden met de formule (1) en 15 - 45 mol % van een polyimide met zich herhalende 35 eenheden met de formule (2).A suitable material for the layer 46 meeting the above requirements is: a) A reaction product of a silicon-free organic diamine and an organic tetracarboxylic dianhydride in a suitable organic solvent, which reaction results in a copolymer which, in the cured state, fetching units of the formula Cl). of the formula sheet; b) a reaction product of a silicon-free organic diamine, an organic tetracarboxylic dianhydride and a polysiloxandiamine having terminal amino groups in an organic solvent, which reaction results in a copolymer which, in the cured state, repeats units of formula (1) and 15 - 45 and at preferably contains 25 - 35 mol% of repeating units of the formula (2); or c) a mixture of a polyimide compound with repeating units of the formula (1) and 15-45 mol% of a polyimide with repeating units of the formula (2).
In de fornuis (1) en (2) is R een tweewaardige koolwaterstofgroep, R' een eenwaardige koolwaterstofgroep, R" een vierwaardige organische groep, O een tweewaardige siliciumvrije organische groep, en wel de rest van een organisch diamine en x een geheel getal met een waarde van ten minste 1 en 7906941 « , t - 6 - bij voorkeur met een waarde van 1-8, welk getal zelfs 10.000 of meer kan * bedragen, en zijn m en n gelijke of verschillende getallen met een waarde van meer dan 1 en bij voorkeur met een waarde van 10 - 10.000 of hoger.In the cooker (1) and (2), R is a divalent hydrocarbon group, R 'is a monovalent hydrocarbon group, R "is a tetravalent organic group, O is a divalent silicon-free organic group, the remainder of an organic diamine and x is an integer with a value of at least 1 and 7906941 «, t - 6 - preferably with a value of 1-8, which number may even be 10,000 or more *, and m and n are equal or different numbers with a value of more than 1 and preferably with a value of 10-10,000 or higher.
De bovengenoemde blokcopolymeren of copolymeren met willekeurige ver-5 deling van de eenheden kunnen bereid worden door een mengsel van een di-aminosiloxan met de formule (3) van het formuleblad, een siliciumvrije di-aminoverbinding met de formule (4) van het formuleblad en een tetracarbon-zuurdianhydride met de formule (5) van het formuleblad, in welke formules .. R, R', R", Q en x de hierboven gegeven betekenissen bezitten, in de juiste 10 molaire hoeveelheden met elkaar om te zetten.The above block copolymers or random distribution copolymers of the units can be prepared by a mixture of a di-aminosiloxane of the formula (3) of the formula sheet, a silicon-free diamino compound of the formula (4) of the formula sheet and converting a tetracarboxylic dianhydride of the formula (5) of the formula sheet in which formulas. R, R ', R ", Q and x have the meanings given above in the appropriate 10 molar amounts.
Men kan met vergelijkbare doelmatigheid een polysiloxan-imidemateriaal in een geschikt oplosmiddel toepassen, door een polyimide, dat uitsluitend bestaat uit zich herhalende eenheden met de formule (1) te mengen met een polyimide dat uitsluitend bestaat uit zich herhalende eenheden met de for-15 mule (2), waarbij men het polyimide met de formule (2) in een zodanige molaire hoeveelheid toepast dat de structuureenheden van deze verbinding 15 -40 mol % en bij voorkeur 25 - 35 mol % van het totaal aantal eenheden met de formule (2) en met de formule (1) vormen. Het mengsel van materialen wordt aangebracht op geschikte oppervlakgebieden en het oplosmiddel hier-20 uit in situ verdampt.A silicone imide material in a suitable solvent can be used with comparable efficiency by mixing a polyimide consisting solely of repeating units of formula (1) with a polyimide consisting only of repeating units of the formula (2), wherein the polyimide of the formula (2) is used in such a molar amount that the structural units of this compound are 15 -40 mole% and preferably 25-35 mole% of the total number of units of the formula (2) and with the formula (1). The mixture of materials is applied to suitable surface areas and the solvent evaporated from it in situ.
Het uiteindelijk verkregen, volgens de uitvinding gebruikte polyimidei siloxanmateriaal bestaat in hoofdzaak uit de imido-eenheden van formules (1) en (2). De bij de omzetting van het diaminosiloxan, het siliciumvrije organische diamine en het tetracarbonzuurdianhydride gevormde voorproduk-25 ten zijn aanvankelijk verbindingen met een polyamidezuurstructuur, bestaande uit eenheden met de formules (6) en -(7) van het formuleblad, waarin R, R', R", Q,.x, m en n de hierboven gegeven betekenissen bezitten.The polyimide siloxane material ultimately obtained according to the invention consists essentially of the imido units of formulas (1) and (2). The precursors formed in the reaction of the diaminosiloxane, the silicon-free organic diamine and the tetracarboxylic dianhydride are initially compounds having a polyamic acid structure, consisting of units of formulas (6) and - (7) of the formula sheet, wherein R, R ' , R ", Q,. X, m and n have the meanings given above.
Voorbeelden van diaminosiloxanen met de formule (3) die volgens de uitvinding gebruikt kunnen worden, zijn verbindingen met de formule (8), 30 (9), (10), (11), (12), (13), (14), endergelijke.Examples of diaminosiloxanes of the formula (3) that can be used according to the invention are compounds of the formula (8), 30 (9), (10), (11), (12), (13), (14) , and such.
De diaminen met de formule (4) zijn bekende verbindingen, waarvan een groot aantal in de handel verkrijgbaar is. Representatieve voorbeelden van deze diaminen, waaruit het voorpolymeer bereid kan worden, zijn: m.fenyleendiamine; 35 p.fenyleendiamine; 4,4'-diaminodifenylpropaan; 4,4'-diaminodifenylmethaan; 4,4'-methyleendianiline; benzidine; 4,4'-diaminodifenylsulfide; 7906941 t ~ - 7 - 4,4' -diaminodifenylsulfon; 4,4 *-diaminodifenylether; 1,5-diaminoftaleen; 3,3'-dimethylbenzidine; 5 3,3*-dimethoxybenzidine; 2,4-bis( β-amino-t.butyl)tolueen; bis(p-β-amino-t.butyIfenyl)ether; bis(p-β-methyl-o-aminopentyl)benzeen; 1.3- diamino-4-isopropylbenzeen; 10 1/2-bis (3 -aminopropoxy) ethaan; m.xylyleendiamine; p.xylyleendiamine; bis (4-aminocyclohexyl)methaan; decamethyleendiamine; 15 3-methylheptamethyleendiamine; 4.4- dimethylheptamethyleendiamine; 2.11- dodecaardiamine; 2,2-dimethylpropyleendiamine; octamethyleendiamine; 20 3-methoxyhexamethyleendiamine; 2.5- dimethylhexamethyleendiamine? 2.5- dimethy lheptamethyleendiamine; 2-methylheptamethyleendiamine; 5-methylnonamethyleendiamine; 25 1,4-cyclohexaandiamine; 1.12- octahexaandiamine; bis(3-aminopropyl)sulfide; N-methyl-bis(3-aminopropyl)amine; hexamethyleendiamine; 30 heptamethyleendiamine; nonamethyleendiamine; en mengsels hiervan. De bovenstaande diaminen zijn alleen bij wijze van voorbeeld genoemd; uiteraard kunnen ook vele andere diaminen worden toegepast.The diamines of the formula (4) are known compounds, many of which are commercially available. Representative examples of these diamines from which the prepolymer can be prepared are: m.phenylenediamine; 35 p-phenylenediamine; 4,4'-diaminodiphenylpropane; 4,4'-diaminodiphenylmethane; 4,4'-methylenedianiline; benzidine; 4,4'-diaminodiphenyl sulfide; 7906941 - 7 - 4,4'-diaminodiphenylsulfone; 4.4 * diaminodiphenyl ether; 1,5-diaminophthalene; 3,3'-dimethylbenzidine; 3.3 * -dimethoxybenzidine; 2,4-bis (β-amino-t-butyl) toluene; bis (p-β-amino-t-butylphenyl) ether; bis (p-β-methyl-o-aminopentyl) benzene; 1,3-diamino-4-isopropylbenzene; 10 1/2 bis (3-aminopropoxy) ethane; m.xylylendiamine; p.xylylendiamine; bis (4-aminocyclohexyl) methane; decamethylenediamine; 3-methylheptamethylenediamine; 4.4-dimethylheptamethylenediamine; 2.11-dodecardiamine; 2,2-dimethylpropylenediamine; octamethylenediamine; 3-methoxyhexamethylenediamine; 2.5-dimethylhexamethylenediamine? 2.5-dimethylheptamethylenediamine; 2-methylheptamethylenediamine; 5-methylnonamethylenediamine; 1,4-cyclohexanediamine; 1.12-octahexanediamine; bis (3-aminopropyl) sulfide; N-methyl-bis (3-aminopropyl) amine; hexamethylenediamine; Heptamethylenediamine; nonamethylenediamine; and mixtures thereof. The above diamines are mentioned by way of example only; many other diamines can of course also be used.
35 In de tetracarbonzuurdianhydriden met de formule (5) is R" een vier- waardige groep, bijvoorbeeld een groep die afgeleid is van een aromatische groep met benzenoide-onverzadiging en met ten minste 6 koolstofatomen of een dergelijke groep bevat; elk van de vier carbonylgroepen van het dianhy-dride is aan een afzonderlijk koolstofatoom van de vierwaardige groep ge- 7906941 - 8 - · bonden, waarbij de carbonylgroepen in twee stellen kunnen worden ingedeeld: de carbonylgroepen in elk stel zijn gebonden aan aangrenzende koolstofato-men van de groep R" of aan koolstofatomen van de groep R" waartussen zich ten hoogste één koolstofatoom bevindt, zodat elk stel carbonylgroepen een 5 ring met de formule (15), (16) of (17) van het formuleblad met 5 of 6 ring-atomen vormt.In the tetracarboxylic dianhydrides of the formula (5), R "is a tivalent group, for example, a group derived from an aromatic group with benzenoid unsaturation and containing at least 6 carbon atoms or the like group; each of the four carbonyl groups of the dianhydride is bonded to a separate carbon atom of the tetravalent group 7906941-8 - the carbonyl groups can be divided into two sets: the carbonyl groups in each set are bonded to adjacent carbon atoms of the group R " or to carbon atoms of the group R "between which there is at most one carbon atom, so that each set of carbonyl groups forms a 5 ring of the formula (15), (16) or (17) of the formula sheet with 5 or 6 ring atoms.
Voorbeelden van volgens de uitvinding geschikte dianhydriden zijn: pyromellietzuurdianhydride (PMDA)? 2,3,6,7-naftaleentetracarbonzuurdianhydride; 10 3,31,4,41-difenyltetracarbonzuurdianhydride; 1,2,5,6-naftaleentetracarbonzuurdianhydride; 2,21,3,3'-difenyltetracarbonzuurdianhydride; bis(3,4-dicarboxyfenyl)sulfondianhydride; 2,2'-bis[4-(3,4-dicarboxyfenoxy)fenyljprapaandianhydride (BPA-dianhydride); ? ..Examples of suitable dianhydrides according to the invention are: pyromellitic dianhydride (PMDA)? 2,3,6,7-naphthalene tetracarboxylic dianhydride; 3,31,4,41-diphenyltetracarboxylic dianhydride; 1,2,5,6-naphthalene tetracarboxylic dianhydride; 2,21,3,3'-diphenyltetracarboxylic dianhydride; bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride; 2,2'-bis [4- (3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl-rapanedianhydride (BPA dianhydride); ? ..
15 2,2-bis[4-(2,3-dicarboxyfenoxy)fenyljpropaandianhydride ; benzofenontetracarbonzuurdianhydride (BPDA); peryleen-1,2,7,8-tetracarbonzuurdianhydride; bis(3,4-dicarboxyfenyl)etherdianhydride; bis(3,4-dicarboxyfenyl)methaandianhydride; 20 en alifatische anhydriden zoals cyclopentaantetracarbonzuurdianhydride, cyc lohexaantetracarbonzuurdianhydride, butaantetracarbonzuurdianhydride, enz. Men kan ook andere anhydriden, zoals trimellietzuuranhydride, toepassen ter bereiding van amide-imide-siloxanpolymeren.2,2-bis [4- (2,3-dicarboxyphenoxy) phenylpropane dianhydride; benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BPDA); perylene-1,2,7,8-tetracarboxylic dianhydride; bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride; bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride; And aliphatic anhydrides such as cyclopentaantetracarboxylic dianhydride, cyclohexane tetracarboxylic dianhydride, butane tetracarboxylic dianhydride, etc. Other anhydrides, such as trimellitic anhydride, can also be used to prepare amide imide siloxane polymers.
De onderhavige nieuwe materialen bevatten een vulstof, en wel silicium- 25 oxide, aluminiumoxide of silicium. De vulstof verbetert de elektrische eigenschappen van het inkapselings- of passiveringsmateriaal door bij te dragen aan de beheersing van de dielektrische eigenschappen, door regeling van de viscositeit, afschuifeigenschappen, en/of de interactie met het oppervlak van de elektronische component waarop het materiaal wordt aangebracht.The present new materials contain a filler, namely silicon oxide, aluminum oxide or silicon. The filler improves the electrical properties of the encapsulating or passivating material by contributing to the control of the dielectric properties, by controlling the viscosity, shearing properties, and / or the interaction with the surface of the electronic component to which the material is applied.
30 Verder maken deze vulstoffen het polymere materiaal tevens geschikter voor het bewerken van halfgeleiderplaatjes met een laserstraal.These fillers also make the polymeric material more suitable for processing semiconductor plates with a laser beam.
Het is gewenst dat het materiaal van de bekleding 46 als voorprodukt op het oppervlak 36 wordt aangebracht. De oplossing van het voorprodukt bestaat uit een harsachtig materiaal in een geschikt oplosmiddel (bijvoor- 35 beeld N-methylpyrrolidon, Ν,Ν-dimethylaceetamide, N,N-dimethylformamide, enz.) of een combinatie van een oplosmiddel en een niet-oplosmiddel, in welk materiaal al dan niet een geschikte vulstof is opgenomen. Gebleken is dat een oplossing van voorprodukt met 10-40 gew.% vaste stof geschikt is voor halfgeleiders. Bij voorkeur bevat de oplossing van voorprodukt 2Q - 40 % 7906941 - 9 - vast harsmateriaal. Op het oppervlak 36 wordt voldoende materiaal aangebracht ter verschaffing van een laag 46 met een dikte van 1-100 micron.It is desirable that the material of the coating 46 be applied as a precursor to the surface 36. The solution of the precursor consists of a resinous material in a suitable solvent (eg N-methylpyrrolidone, Ν, Ν-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, etc.) or a combination of a solvent and a non-solvent, which material may or may not contain a suitable filler. It has been found that a pre-product solution containing 10-40% by weight solid is suitable for semiconductors. Preferably, the solution of precursor 2Q - 40% contains 7906941-9 - solid resin material. Sufficient material is applied to the surface 36 to provide a layer 46 having a thickness of 1-100 microns.
Het aanbrengen op het oppervlak 30 van het substraat kan op gebruikelijke wijze worden uitgevoerd, bijvoorbeeld door onderdompelen, spuiten, 5 opstrijken, centrifugeren, enz. De blok- of "willekeurige" 'copolymeren of mengsels van polymeren kunnen in een eerste verhittingsstap bij temperaturen van circa 75® - 125®C gedroogd worden (vaak onder verminderde druk) gedurende een tijd die voldoende is om het oplosmiddel te verwijderen. Het polyamidezuur van het voorprodukt wordt vervolgens omgezet in het overeen-10 komstige polyimide-siloxan door verhitting op temperaturen van circa 150® - 300®C gedurende een tijd die voldoende is om de gewenste omzetting in de polyimidestructuur en de uiteindelijke harding teweeg te brengen.Application to the surface 30 of the substrate can be carried out in a conventional manner, for example, by dipping, spraying, ironing, centrifugation, etc. The block or "random" copolymers or mixtures of polymers can be treated in a first heating step at temperatures of approximately 75®-125®C (often under reduced pressure) for a time sufficient to remove the solvent. The polyamic acid of the precursor is then converted to the corresponding polyimide siloxane by heating to temperatures of about 150®-300®C for a time sufficient to effect the desired conversion to the polyimide structure and final cure.
Volgens een bij voorkeur toegepaste hardingsbewerking voor materialen met de bovengenoemde algemene formule gaat men als volgt tewerk: 15 (a) 15 - 30 minuten op 135® - 150®C in droge Nj verhitten; (b) 15-60 minuten op circa 185®C +_ 10®C in droge ^ verhitten; (c) 1-3 uren op circa 225®C onder verminderde druk verhitten.According to a preferred curing operation for materials of the above general formula, proceed as follows: 15 (a) 15-15 minutes heat at 135®-150®C in dry Nj; (b) heat for 15-60 minutes at about 185 ° C + 10 ° C in dry heat; (c) heat under vacuum at about 225 ° C for 1-3 hours.
Gebleken is dat men het bekledingsmateriaal ook op commercieel geschikte wijze in een andere atmosfeer kan harden, bijvoorbeeld in lucht.It has been found that the coating material can also be cured in a commercially suitable manner in a different atmosphere, for example in air.
20 Een geschikte oplossing van polymeer voorprodukt, die bepaalde vul stoffen bevat, wordt gevormd door benzofenontetracarbonzuurdianhydride om te zetten met methyleendianiline en bis (/-aminopropyl) tetramethyldisiloxan, waarbij de twee laatstgenoemde diaminematerialen aanwezig zijn in een mol-verhouding van 85:15 - 55:45. Bij voorkeur bedraagt de molverhouding van 25 de twee diaminen 75:25 - 65:35. Een voortreffelijk polymeer voorprodukt bezit een molverhouding van 70:30. De reactie wordt bij een temperatuur"· beneden 50®C uitgevoerd onder toepassing van geschikt gezuiverde en gedroogde materialen, ten einde de vorming van een polymeer met hoog mole-cuulgewicht te bevorderen.A suitable solution of polymer precursor containing certain fillers is formed by reacting benzophenone tetracarboxylic dianhydride with methylenedianiline and bis (bis-aminopropyl) tetramethyldisiloxane, the latter two diamine materials being in a molar ratio of 85:15 - 55 : 45. Preferably, the molar ratio of the two diamines is 75:25 - 65:35. An excellent polymer precursor has a molar ratio of 70:30. The reaction is carried out at a temperature below 50 ° C using suitably purified and dried materials to promote the formation of a high molecular weight polymer.
30 De oplossing van polymeer voorprodukt is bijvoorbeeld een oplossing van de polyamide-zuurvorm in N-methyl-2-pyrrolidon met 10-40 gew.% vaste stof. Bij voorkeur bevat de oplossing circa 25 gew.% vaste stof in de polyamide-zuurvorm. Aan deze oplossing worden de materialen toegevoegd die de elektrische eigenschappen van zowel het bekledingsmateriaal als het betref-35 fende oppervlakgebied van de elektronische component, waarop het bekledingsmateriaal is aangebracht, verbeteren.The polymer precursor solution is, for example, a solution of the polyamic acid form in N-methyl-2-pyrrolidone with 10-40 wt% solids. Preferably, the solution contains about 25% by weight solid in the polyamide acid form. To this solution are added the materials that improve the electrical properties of both the coating material and the respective surface area of the electronic component to which the coating material is applied.
De dielektrische constante van het geharde polymeer bedraagt circa 3,7. De intensiteit van het elektrisch veld in het op bepaalde oppervlak-gebieden van silicium (waarvan de dielektrische constante 12 bedraagt) aan-40 gebrachte polymere materiaal zonder vulstof, is ongeveer driemaal zo groot 7906941 *Γ· <* * - 10 - als de intensiteit van het veld in silicium, die bij doorslag een waarde van 1 - 2 . 10^ volt per centimeter kan bereiken. Derhalve dient het poly- imide-siloxancopolymeer in staat te zijn elektrische velden met een maxi- 5 5 male intensiteit van de orde van circa 6 10 volt per cm (3 x 2 x 10 volt 5 per cm) te handhaven. Verhoging van de dielektrische constante van een film van polyintide-siloxanpolymeer door hierin bepaalde vulstoffen op te nemen, geeft een vermindering van het elektrische veld waartegen het materiaal bestand dient te zijn. Zo leidt bijvoorbeeld de toepassing van een vulstof met een dielektrische constante van circa 12, zoals bijvoorbeeld silicium, 10 in een hoeveelheid van 50 vol.% tot een elektrisch veld voor de geharde film van 3,7/7,9 = 0,47, of wel ongeveer de helft van de waarde voor het materiaal zonder vulstof.The dielectric constant of the cured polymer is about 3.7. The intensity of the electric field in the polymeric material without filler applied to certain surface areas of silicon (of which the dielectric constant is 12) is approximately three times as high 7906941 * Γ · <* * - 10 - as the intensity of the field in silicon, which at breakdown has a value of 1 - 2. Can reach 10 ^ volts per centimeter. Therefore, the polyimide-siloxane copolymer should be able to maintain electric fields with a maximum intensity of the order of about 6 10 volts per cm (3 x 2 x 10 volts 5 per cm). Increasing the dielectric constant of a polyintide-siloxane polymer film by incorporating certain fillers herein reduces the electric field to which the material must withstand. For example, the use of a filler with a dielectric constant of about 12, such as, for example, silicon, in an amount of 50% by volume, leads to an electric field for the cured film of 3.7 / 7.9 = 0.47, or about half the value for the material without filler.
De oppervlaklading bij het grensvlak van de geharde film van bekle-dingsmateriaal en een halfgeleidercomponent van silicium is in sommige ge-15 vallen een effect van de verdeling van elektrische lading in het bekledings-materiaal. In. deze gevallen heeft een hogere dielektrische constante het verdere voordeel de waarde van de effectieve oppervlaklading te verlagen. Dit is gewenst in het geval van PN-keerlagen met zowel licht gedoteerde N-gebieden als P-gebieden, waarbij het tot een minimum beperken van opper-20 vlakladingfactoren de doorslag maximaal en de lek minimaal maakt. .The surface charge at the interface of the cured film of coating material and a semiconductor component of silicon is in some cases an effect of the distribution of electric charge in the coating material. In. in these cases, a higher dielectric constant has the further advantage of decreasing the value of the effective surface charge. This is desirable in the case of PN baffles with both lightly doped N regions and P regions, where minimizing surface charge factors minimizes breakdown and minimizes leakage. .
In het polymeer met vulstof en de polyimide-siloxanmaterialen met vulstof bedraagt het maximale gehalte aan vulstof van het geharde polymeer circa 50 vol.%; boven deze waarde beginnen holtestructuren te verschijnen die afbreuk doen aan de dielektrische eigenschappen. Bij een toegepaste 25 hoeveelheid vaste stof van belangrijk minder dan 50 vol.% kunnen echter aanzienlijke veranderingen in de afschuif viscositeit optreden, die het aanbrengen van deze materialen op halfgeleidercomponenten onder toepassing van goedkope werkwijzen, zoals zeefdrukken, vergemakkelijken.In the polymer with filler and the polyimide-siloxane materials with filler, the maximum filler content of the cured polymer is about 50% by volume; above this value, cavity structures begin to appear which impair the dielectric properties. However, with a solid amount of substantially less than 50% by volume used, significant changes in shear viscosity can occur, which facilitate the application of these materials to semiconductor components using inexpensive methods such as screen printing.
De maximale gewichtshoeveelheid vulstof die wordt toegevoegd aan de 30 oplossing van voorprodukt, hangt af van het materiaal, zijn dichtheid, deeltjesgrootte en vorm, alsmede van het gehalte aan polymere vaste stof. Wanneer men aanneemt dat na het harden tot een holtevrij samenstel bolvormige siliciumdeeltjes in een kubische configuratie aanwezig zijn, wordt het maximale gewicht aan vaste stof, dat aan de oplossing van voorprodukt kan 35 worden toegevoegd, gegeven door de formule:The maximum amount by weight of filler added to the precursor solution depends on the material, its density, particle size and shape, as well as the polymer solid content. Assuming that after curing to a void-free assembly spherical silicon particles are present in a cubic configuration, the maximum weight of solid that can be added to the solution of precursor is given by the formula:
-ja-l = 1,66 WFyes-1 = 1.66 WF
W PW P
ps _max terwijl voor siliciumoxide als vulstof geldt: 7906941 - 11 - f \ps _max while for silicon oxide the filler applies: 7906941 - 11 - f \
-ψ~ = 1/75 WF-ψ ~ = 1/75 WF
Wps PWps P
V JV J
max waarin Wg het gewicht van de vaste vulstof is, W^g het gewicht van de poly-meeroplossing (voorprodukt) en WF de gewichtsfractie van polymeer in de oplossing van voorprodukt.max where Wg is the weight of the solid filler, Wg is the weight of the polymer solution (precursor) and WF is the weight fraction of polymer in the precursor solution.
5 Voorbeelden van enige representatieve waarden voor voorproduktoplos- singen die silicium of siliciumoxide als vulstof bevatten, zijn in de onderstaande tabel vermeld:Examples of some representative values for precursor solutions containing silicon or silicon oxide filler are listed in the table below:
TABELTABLE
Gehalte aan polymere WPolymeric content W.
10. vaste stof, gew.% % —— _ Silicium L ps-lmax Siliciumoxide 10 17 16 25 42 39 40 66 63 15 50 83 7910. solid, wt%% - Silicon L ps-lmax Silicon oxide 10 17 16 25 42 39 40 66 63 15 50 83 79
Hogere gewichtsfracties vulstof dan de hierboven vermelde, geven bij harding geen holtevrije structuren.Higher filler weight fractions than those mentioned above do not give cavity-free structures when cured.
Een dielektrisch materiaal dat een geschikte vulstof is gebleken die aan de gewenste eisen voldoet, is silicium*. Dit materiaal is beschikbaar 20 in hoge zuiverheid (het gehalte aan verontreinigingen is van de orde van <0,01 ppm) en betrekkelijk inert, zodat het gemakkelijk als vulstof kan worden opgenomen zonder dat ongewenste verontreinigingen worden opgenomen in de oppervlakbekleding, welke verontreinigingen de stabiliteit van de halfgeleidercomponent nadelig zouden kunnen beinvloeden. Daar de dielektri-25 sche constante van silicium betrekkelijk hoog is (circa 12) vergeleken met siliciumoxide en aluminiumoxide, heeft silicium het verdere voordeel dat het het elektrische veld binnen de bekleding vermindert.A dielectric material that has proved to be a suitable filler meeting the desired requirements is silicon *. This material is available in high purity (impurity content is on the order of <0.01 ppm) and relatively inert so that it can be easily incorporated as a filler without unwanted impurities being incorporated into the surface coating, which impurities stability of the semiconductor component could be adversely affected. Since the dielectric constant of silicon is relatively high (about 12) compared to silica and alumina, silicon has the further advantage of reducing the electric field within the coating.
In het algemeen is het lekken en de lawinevermenigvuldiging in dielek-trische materialen afhankelijk van de intensiteit van het elektrische veld.In general, leakage and avalanche multiplication in dielectric materials depend on the intensity of the electric field.
3Q De intensiteit van het elektrische veld is omgekeerd evenredig met de di-elektrische constante van het materiaal. Voor een bepaalde aangelegde spanning geeft verhoging van de dielektrische constante een vermindering van het elektrische veld in het dielektrische materiaal. Derhalve is het polymere of copolymere materiaal van de uitvinding, dat met silicium ge-35 mengd is, bestand tegen hogere aangelegde spanningen dan copolymeer materiaal zonder vulstof.3Q The intensity of the electric field is inversely proportional to the dielectric constant of the material. For a given applied voltage, increasing the dielectric constant decreases the electric field in the dielectric material. Therefore, the polymeric or copolymeric material of the invention, which is mixed with silicon, is able to withstand higher applied stresses than copolymeric material without filler.
Bij toevoeging als vulstof aan polymere bekledingsmaterialen beïnvloedt 7906941 - 12 - silicium evenals siliciumoxide en aluminiumoxide de afschuifviscositeits-eigenschappen van het mengsel in sterke mate. Deze verandering is zeer gunstig voor bepaalde toepassingen waarbij het gewenst is betrekkelijk dikke lagen aan te brengen op inrichtingen die bestand dienen te zijn tegen hoge 5 spanningen. Zo verschaft bijvoorbeeld het opnemen als vulstof van één van deze materialen of van mengsels hiervan afschuif-viscositeitseigenschappen die gewenst zijn voor zeefdrukken, een goedkope werkwijze. In afwezigheid van de vulstof is de oplossing van voorprodukt wegens de lage viscositeit niet goed geschikt om bij zeefdrukken te worden toegepast.When added as a filler to polymeric coating materials, 7906941-12 silicon as well as silica and alumina greatly affect the shear viscosity properties of the mixture. This change is very beneficial for certain applications where it is desired to apply relatively thick coatings to devices that need to withstand high voltages. For example, incorporating as filler one of these materials or mixtures thereof provides shear viscosity properties desirable for screen printing an inexpensive process. In the absence of the filler, the precursor solution is not well suited for use in screen printing due to its low viscosity.
10 Het op halfgeleidercomponenten aangebrachte, vulstof bevattende mate riaal is een voortreffelijk passiveringsmateriaal en vormt tevens een beschermende bekledingslaag. Het materiaal is in het bijzonder geschikt om te worden aangebracht op bepaalde oppervlakgebieden, zoals bijvoorbeeld de elektrische isolatiegroeven die in de halfgeleidercomponenten worden ge-15 etst.The filler-containing material applied to semiconductor components is an excellent passivation material and also forms a protective coating layer. The material is particularly suitable for application to certain surface areas, such as, for example, the electrical insulating grooves etched into the semiconductor components.
De toevoeging van het silicium, aluminiumoxide en siliciumoxide regelt de consistentie van de oplossing van het (co)polymeer. Verder verlaagt deze toevoeging de expansiecoëfficiënt van het gevormde bekledings- of inkapse-lingsmateriaal waardoor een beter aangepaste thermische expansie-coëfficiënt 20 verschaft wordt, in het bijzonder wanneer het halfgeleidermateriaal silicium in de vorm van een êénkristal is.The addition of the silicon, aluminum oxide and silicon oxide controls the consistency of the solution of the (co) polymer. Furthermore, this addition lowers the expansion coefficient of the formed coating or encapsulating material, thereby providing a more adapted thermal expansion coefficient, especially when the semiconductor material is silicon in the form of a single crystal.
Na harding is het siliciumoxide of silicium als vulstof bevattende polymere materiaal bestand tegen blootstellen aan temperaturen tot 500°C gedurende ten minste 15 minuten in een milieu van zuivere zuurstof zonder 25 dat enig nadelig effect optreedt.After curing, the silicon oxide or silicon filler-containing polymeric material can withstand exposure to temperatures up to 500 ° C for at least 15 minutes in a pure oxygen environment without any adverse effect occurring.
Een siliciumoxidesoort die een voortreffelijk toevoegsel voor de oplossing is gebleken, is in de gasfase verkregen siliciumdioxide dat in de handel verkrijgbaar is onder de naam CAP-O-SIL (Cabot Corporation te Boston, Verenigde staten van Amerika). De gemiddelde deeltjesgrootte van dit mate-30 riaal is van de orde van 0,014 - 0,007 pm. Een als vulstof bijzonder geschikt gebleken aluminiumoxidesoort is plaatjesvormig aluminiumoxide type T-61 (Aluminum Corporation of America) .A type of silica which has proven to be an excellent additive to the solution is gaseous-derived silica which is commercially available under the name CAP-O-SIL (Cabot Corporation of Boston, United States of America). The average particle size of this material is of the order of 0.014 - 0.007 µm. An aluminum oxide type which has proved to be particularly suitable as filler is platelet-shaped aluminum oxide type T-61 (Aluminum Corporation of America).
Ofschoon de belangrijkste reden voor het toevoegen van silicium, aluminiumoxide of siliciumoxide aan de oplossing het regelen van de thermi-35 sche expansiecoëfficiënt en de doorslagvastheid, alsmede van de viscositeit van de oplossing is, heeft het onderhavige nieuwe materiaal verrassenderwijs verscheidene andere voordelen. Gevonden werd dat het geharde, vulstof bevattende materiaal een voortreffelijke bestandheid tegen vocht aan de bekleding verleent, dat wil zeggen dat het geharde, vulstof bevattende 7906941 - 13 - materiaal een. verminderde doordringbaarheid bezit voor vocht uit de atmosfeer waaraan het geharde materiaal wordt blootgesteld. Dit kan worden aangetoond door beklede halfgeleidercomponenten langdurig (gedurende een tijd tot circa 12 uren) onder te dompelen in kraanwater; hierbij treden geen 5 nadelige effecten op. Verder vermindert de geharde, vulstof bevattende bekleding de lichttransmissie door het bekledingsmateriaal. Een bijzonder voordelig effect van het silicium, aluminiumoxide of siliciumoxide is dat deze vulstoffen de absorptie van infrarode stralen door het bekledingsmateriaal verhogen. Hierdoor is het mogelijk halfgeleiderplaatjes, die met het 10 geharde, vulstof bevattende polymere materiaal bekleed zijn, met een laserstraal te bewerken.Although the main reason for adding silicon, alumina or silicon oxide to the solution is to control the thermal expansion coefficient and the breakdown strength, as well as the viscosity of the solution, the present new material surprisingly has several other advantages. It has been found that the cured filler-containing material imparts excellent moisture resistance to the coating, i.e., the cured filler-containing 7906941-13 material. has reduced permeability to atmospheric moisture to which the cured material is exposed. This can be demonstrated by immersing coated semiconductor components in tap water for a long time (up to about 12 hours); no adverse effects occur here. Furthermore, the cured filler-containing coating reduces light transmission through the coating material. A particularly advantageous effect of the silicon, aluminum oxide or silicon oxide is that these fillers increase the absorption of infrared rays by the coating material. This makes it possible to machine semiconductor wafers coated with the cured filler-containing polymeric material with a laser beam.
790 6 94 f790 6 94 f
Claims (11)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US94332578A | 1978-09-18 | 1978-09-18 | |
| US94332578 | 1978-09-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL7906941A true NL7906941A (en) | 1980-03-20 |
Family
ID=25479456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL7906941A NL7906941A (en) | 1978-09-18 | 1979-09-18 | SEMI-CONDUCTOR COMPONENT. |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6046542B2 (en) |
| CH (1) | CH661932A5 (en) |
| DE (1) | DE2937547A1 (en) |
| NL (1) | NL7906941A (en) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3247938A1 (en) * | 1982-12-24 | 1984-07-05 | SEMIKRON Gesellschaft für Gleichrichterbau u. Elektronik mbH, 8500 Nürnberg | Semiconductor device having high reverse-voltage handling capacity |
| JPS62201734U (en) * | 1986-06-13 | 1987-12-23 | ||
| JPS63194335U (en) * | 1987-06-01 | 1988-12-14 | ||
| JPH0243221A (en) * | 1988-06-10 | 1990-02-13 | Occidental Chem Corp | New soluble polyimide siloxane and its manufacture and use |
| JP2807486B2 (en) * | 1989-04-19 | 1998-10-08 | 藤井金属化工株式会社 | Temperature controllable pot |
| JP2898674B2 (en) * | 1989-12-25 | 1999-06-02 | 日立化成工業株式会社 | Process for producing siloxane-modified polyimide and its precursor |
| JPH05331283A (en) * | 1992-06-04 | 1993-12-14 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | Polyimide resin |
| JPH05331446A (en) * | 1992-06-04 | 1993-12-14 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | High-molecular weight polyimide resin film adhesive |
| JP4908449B2 (en) * | 2008-04-03 | 2012-04-04 | 日本宅配システム株式會社 | Electric lock |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1246886B (en) * | 1960-07-30 | 1967-08-10 | Elektronik M B H | Process for stabilizing and improving the blocking properties of semiconductor components |
| 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 |
| SE418432B (en) * | 1975-12-11 | 1981-05-25 | Gen Electric | SET FOR TREATMENT OF A SELECTED AREA WITH A SEMICONDUCTOR |
| DE2632647A1 (en) * | 1976-07-20 | 1978-01-26 | Siemens Ag | SEMICONDUCTOR COMPONENT WITH PASSIVATING PROTECTIVE LAYER |
-
1979
- 1979-09-14 CH CH8356/79A patent/CH661932A5/en not_active IP Right Cessation
- 1979-09-17 DE DE19792937547 patent/DE2937547A1/en not_active Ceased
- 1979-09-18 NL NL7906941A patent/NL7906941A/en not_active Application Discontinuation
- 1979-09-18 JP JP54118881A patent/JPS6046542B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6046542B2 (en) | 1985-10-16 |
| DE2937547A1 (en) | 1980-03-27 |
| CH661932A5 (en) | 1987-08-31 |
| JPS5555554A (en) | 1980-04-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4017340A (en) | Semiconductor element having a polymeric protective coating and glass coating overlay | |
| US4030948A (en) | Polyimide containing silicones as protective coating on semiconductor device | |
| US4051163A (en) | Polyimide containing silicones | |
| US4040874A (en) | Semiconductor element having a polymeric protective coating and glass coating overlay | |
| US4795680A (en) | Polyimide-siloxanes, method of making and use | |
| EP0010657B1 (en) | Selective etching of polymeric materials embodying silicones via reactor plasmas | |
| FI105605B (en) | Planar dielectric | |
| AU610606B2 (en) | Process for preparing low dielectric polyimides | |
| WO2012039384A1 (en) | Polyimide resin composition for use in forming insulation film in photovoltaic cell and method of forming insulation film in photovoltaic cell used therewith | |
| JPH10182820A (en) | Polyimide precursor composition and polyimide film | |
| NL7906941A (en) | SEMI-CONDUCTOR COMPONENT. | |
| JPS5813087B2 (en) | Method for producing siloxane-modified polyimide precursor | |
| US4198444A (en) | Method for providing substantially hermetic sealing means for electronic components | |
| KR950011913B1 (en) | Polyimide resin compositions | |
| EP0151801B1 (en) | High flash point/low surface energy solvent systems for polyimide conformal coatings | |
| NL7906939A (en) | FILLER CONTAINING POLYMERIC MATERIAL FOR COATING SEMICONDUCTOR COMPONENTS, AND SEMI-CONDUCTOR COMPONENTS COATED WITH THIS POLYMERIC MATERIAL. | |
| CA1163742A (en) | Precursor solutions of silicone copolymer materials made from a siloxane containing a bis-amino aryl ether of a bis-amino thio ether in dialkyl ethers of condensed polyethlene glycols | |
| US4331970A (en) | Use of dispersed solids as fillers in polymeric materials to provide material for semiconductor junction passivation | |
| JPS584816B2 (en) | Semiconductor elements and their manufacturing methods | |
| US4652598A (en) | Siloxane-containing polymers | |
| US4612210A (en) | Process for planarizing a substrate | |
| CN114072451A (en) | Polyamic acid composition, method for preparing polyamic acid composition, and polyimide comprising polyamic acid composition | |
| JPS597213B2 (en) | Method for controlling surface state and surface charge in silicon semiconductor junctions coated with polyimide-silicon copolymer junction coatings | |
| EP0202259B1 (en) | Siloxane-containing polymers | |
| JPS5921165B2 (en) | semiconductor element |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA | A request for search or an international-type search has been filed | ||
| BB | A search report has been drawn up | ||
| A85 | Still pending on 85-01-01 | ||
| BC | A request for examination has been filed | ||
| BV | The patent application has lapsed |