NL8900989A - Halfgeleiderinrichting met een in een kunststof omhulling ingebed halfgeleiderlichaam. - Google Patents

Description

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven Halfgeleiderinrichting met een in een kunststof omhulling ingebed halfgeleiderlichaam.

De uitvinding heeft betrekking op een halfgeleiderinrichting met een halfgeleiderlichaam dat voorzien is van een aan het halfgeleiderlichaam grenzende isolerende laag en daarop een geleiderspoor, waarbij het geleiderspoor bedekt is met een isolerende laag die is ingebed in een kunststofomhulling.

Een halfgeleiderinrichting van de in de aanhef vermelde soort is bekend uit de Japanse octrooiaanvrage 55-132014. Hierin wordt beschreven dat het geleiderspoor vaak dikker is dan de het spoor bedekkende isolerende laag. Wanneer nu de halfgeleiderinrichting wordt blootgesteld aan wisselende temperaturen zullen in de inrichting mechanische spanningen optreden als gevolg van het verschil in uitzettingscoéfficiënt van het materiaal van de kunststofomhulling en de rest van de halfgeleiderinrichting en door het harden en krimpen van de kunststof. Hierdoor treedt breuk in de het geleiderspoor bedekkende isolerende laag en verschuiving van het geleiderspoor op.

Als remedie werd aanbevolen de dikte van de het spoor bedekkende isolerende laag groter te kiezen dan de dikte van het geleiderspoor.

Met het gecompliceerder worden van de halfgeleiderinrichtingen blijkt in de praktijk deze maatregel in vele gevallen niet te voldoen, met name wanneer geleidersporen op verschillend niveau aanwezig zijn.

In dat geval treedt vaak het probleem op van de vorming van haarscheurtjes in de isolerende laag of lagen die de geleidersporen bedekken met als gevolg aantasting van de geleidersporen en üitval van de halfgeleiderinrichting.

Met de uitvinding wordt onder meer beoogd het genoemde probleem althans in belangrijke mate te voorkomen.

De uitvinding berust onder andere op het inzicht dat ter voorkoming van het genoemde probleem de de geleidersporen bedekkende isolerende laag een dikte moet worden gegeven, die aangepast is aan de topografie van het doorsnedeoppervlak van de halfgeleiderinrichting.

De halfgeleiderinrichting wordt volgens de uitvinding derhalve daardoor gekenmerkt dat de halfgeleiderinrichting verscheidene geleidersporen op verschillend niveau bevat, die bedekt zijn met de in de kunststofomhulling ingebedde isolerende laag, waarbij het laagste punt van de bovenzijde van de in de kunststofomhulling ingebedde isolerende laag hoger ligt dan het hoogste punt van de geleidersporen.

De halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding heeft het voordeel dat het optreden van haarscheurtjes in de in de kunststofomhulling ingebedde isolerende laag tot een minimum kan worden beperkt.

Bij voorkeur is daarbij de hardheid van de in de kunststofomhulling ingebedde isolerende laag groter dan die van de kunststofomhulling.

Onder hardheid wordt hier verstaan de elasticiteitsmodules van het betreffende materiaal.

Het materiaal van de kunststofomhulling heeft een gebruikelijke hardheid van ca. 10 GPa.

Bij voorkeur is de hardheid van de in de kunststofomhulling ingebedde isolerende laag groter dan 20 GPa en met meer voorkeur groter dan 50 GPa.

Bij voorkeur bestaat de in de kunststofomhulling ingebedde isolerende laag uit een materiaal dat gekozen is uit de groep bestaande uit siliciumoxide verkregen uit een silaanverbinding, zoals tetraethylorthosilicaat, onder oxiderende omstandigheden in een plasma, siliciumnitride en siliciumoxynitride. Deze materialen hebben een hardheid van ca. 100 GPa.

Van deze materialen hebben siliciumnitride en siliciumoxynitride de voorkeur.

De in de kunststofomhulling ingebedde isolerende laag behoeft niet uit een homogene laag te bestaan maar kan uit verscheidene, bijvoorbeeld uit twee achtereenvolgens gevormde eerste en tweede sublagen met een verschillende samenstelling bestaan.

Hierbij bestaat de eerste sublaag uit een materiaal dat gekozen is uit de hierboven voor een homogene laag vermelde materialen, die een hardheid van ca 100 GPa hebben. Ook voor de eerste sublaag ligt de voorkeur weer bij siliciumnitride en siliciumoxynitride.

Het materiaal voor de tweede sublaag kan uit dezelfde genoemde groep materialen worden gekozen aangevuld met siliciumoxide verkregen uit polysiloxaan.

Voor de tweede sublaag is voldoende dat de hardheid ten minste 50 GPa is.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van enige voorbeelden en van bijgaande tekening.

In de tekening wordt in Figuur 1 schematisch en in doorsnede een deel weergegeven van een halfgeleiderinrichting volgens de stand van de techniek in een stadium van vervaardiging en wordt in Figuur 2 schematisch en in doorsnede een deel weergegeven van een halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding in een stadium van vervaardiging.

In Figuur 1 is aangegeven een halfgeleiderlichaam 1, dat voorzien is van een aan het halfgeleiderlichaam 1 grenzende isolerende laag 2 en daarop een geleiderspoor 3 waarbij het geleiderspoor 3 bedekt is met een isolerende laag 4 die is ingebed in een kunststofomhulling 5.

Problemen met verschuiven van geleidersporen door thermomechanische spanningen worden bij halfgeleiderinrichtingen volgens de stand van de techniek voorkomen door de dikte van de' isolerende laag 4 groter te kiezen dan die van het geleiderspoor 3.

Bij gecompliceerde halfgeleiderinrichtingen is deze maatregel vaak niet voldoende wanneer namelijk geleidersporen 3, 6 op verschillend niveau aanwezig zijn. In Figuur 2 bijvoorbeeld ligt geleiderspoor 6 boven een andere struktuur 7.

De halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding bevat verscheidene geleidersporen 3, 6 op verschillend niveau, die bedekt zijn met de in de kunststofomhulling 5 ingebedde isolerende laag 4, waarbij het laagste punt van de bovenzijde 8 van de in de kunststofomhulling 5 ingebedde isolerende laag 4 hoger ligt dan het hoogste punt van de geleidersporen 3, 6.

De hardheid van laag 4 is bij voorkeur groter dan die van omhulling 5 en groter dan 20 GPa, bijvoorbeeld groter dan 50 GPa.

De isolerende laag 4 kan zijn opgebouwd uit 2 sublagen 21 en 22 met verschillende samenstelling. Het materiaal voor de homogene laag 4 of een sublaag 21 wordt gekozen uit het siliciumoxide verkregen uit een silaanverbinding, zoals tetraethylorthosilicaat, onder oxiderende omstandigheden, siliciumnitride en siliciumoxynitride, bij voorkeur de laatste twee materialen. Voor de sublaag 22 komt bovendien siliciumdioxide verkregen uit polysiloxaan in aanmerking.

Voorbeeld 1

Op een halfgeleiderlichaam 1 uit silicium van het p-geleidingstype bevindt zich een 0,6 pm dik geleiderspoor 7 van polysilicium. Het siliciumlichaam 1 en het geleiderspoor 7 zijn bedekt met een 0,8 pm dikke isolerende laag 2 van siliciumoxide. Op de isolerende laag 2 bevinden zich 1 pm dikke geleidersporen 3, 6 van aluminiumiegering en hierop weer een isolerende 3 pm dikke laag 4 van siliciumoxynitride en het geheel is ingebed in een kunststofomhulling 5 van een met siliciumoxide gevulde epoxyhars. De toegepaste methoden voor het verkrijgen van de halfgeleiderinrichting zijn de in de halfgeleidertechniek gebruikelijke.

Voorbeeld 2

De halfgeleiderinrichting in dit voorbeeld wijkt in zoverre van het vorige voorbeeld af dat in plaats van een homogene laag 4 twee sublagen 21 en 22 worden toegepast, respectievelijk 0,5 pm en 2,5 pm dik en bestaande uit respectievelijk siliciumoxynitride en uit polysiloxaan verkregen siliciumoxide.

De uitvinding is niet beperkt tot de gegeven voorbeelden en kan binnen het kader van de uitvinding door de vakman op velerlei wijze worden gevarieerd. Zo kunnen in plaats van twee, drie sublagen worden toegepast, waarbij een tussenlaag zachter kan zijn dan de buitenste sublagen.

Claims (11)

1. Halfgeleiderinrichting met een halfgeleiderlichaam dat voorzien is van een aan het halfgeleiderlichaam grenzende isolerende laag en daarop een geleiderspoor, waarbij het geleiderspoor bedekt is met een isolerende laag die is ingebed in een kunststofomhulling, met het kenmerk, dat de halfgeleiderinrichting verscheidene geleidersporen op verschillend niveau bevat, die bedekt zijn met de in de kunststofomhulling ingebedde isolerende laag, en het laagste punt van de bovenzijde van de in de kunststofomhulling ingebedde isolerende laag hoger ligt van het hoogste punt van de geleidersporen.

2. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de hardheid van de in de kunststofomhulling ingebedde isolerende laag groter is dan die van de kunststofomhulling.

3. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de hardheid van de in de kunststofomhulling ingebedde isolerende laag groter is dan 20 GPa.

4. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de hardheid van de in de kunststofomhulling ingebedde isolerende laag groter is dan 50 GPa.

5. Halfgeleiderinrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de in de kunststofomhulling ingebedde isolerende laag bestaat uit een materiaal dat gekozen is uit de groep bestaande uit siliciumoxide verkregen uit een silaanverbinding onder oxiderende omstandigheden in een plasma, siliciumnitride en siliciumoxynitride.

6. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het materiaal van de ingebedde laag uit siliciumnitride of siliciumoxynitride bestaat.

7. Halfgeleiderinrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de in de kunststofomhulling ingebedde isolerende laag is opgebouwd uit verscheidene sublagen.

8. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de ingebedde laag is opgebouwd uit achtereenvolgens gevormde eerste en tweede sublagen met een verschillende samenstelling.

9. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de eerste sublaag bestaat uit een materiaal dat gekozen is uit de groep bestaande uit siliciumoxide verkregen uit een silaanverbinding onder oxiderende omstandigheden in een plasma, siliciumnitride en siliciumoxynitride.

10. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het materiaal van de eerste sublaag bestaat uit siliciumnitride of siliciumoxynitride.

11. Halfgeleiderinrichting volgens conclusies 8 en 9, met het kenmerk, dat het materiaal van de tweede sublaag gekozen is uit dezelfde groep als de eerste sublaag aangevuld met siliciumoxide verkregen uit polysiloxaan.