188360. lajstromszámú szabadalom • Eljárás félvezető eszközök felületének elektromos mechanikai és kémiai védelmére
1 2 188 360 t A találmány tárgya eljárás félvezető eszközök felületének elektromos, mechanikai és kémiai védelmére, amelynek során a félvezető anyagot kémiai marásnak vetjük alá, leöblítjük, megszárítjuk és felületvédő réteggel vonjuk be. A félvezető eszközök gyakorlati alkalmazása megköveteli a félvezetők felületi tulajdonságainak stabilizálását mind kémiai, mind elektromos szempontból. A félvezető elemek aktív felületét kémiai marás után egy ún. elsődleges felületvédő anyaggal vonják be abból a célból, hogy a felületet elektromosan szigeteljék és a felületi állapotokat stabilizálják. Ezt az elsődleges felületvédő réteget a környezeti hatásoktól egy ún. másodlagos felületvédő réteggel védik meg. Ez a réteg az elsődleges felületvédő réteg mechanikai és kémiai védelmét szolgálja, és nem befolyásolhatja az elsődleges védelem stabilizáló és elektromos szigetlő hatását. A kettős felületvédelemnek biztosítani kell azt is, hogy a félvezető elem felületi letörési feszültsége nagyobb érték legyen, mint az ún. tömbbeli letörési feszültség. A felületi letörési feszültség értékét károsan befolyásolja az alkáli ionok jelenléte a felületen, elsősorban a nátrium ion különösen nagy mozgékonysága miatt. Ezek az ionok elektromos tér hatására könynyen elmozdulnak és lerontják a felületi állapotok stabilitását. A félvezető eszközök felületvédelmére számos korszerű módszert dolgoztak ki (Solid State Technology, 1971. ápr., 37-43. old., Elektronaja Technika, 1971/5. sz. 66-86. old). A szakirodalomban ismertetett fémoxid bevonatokkal, nitridbevonatokkal és üvegbevonatokkal történő felületvédelmi eljárások korszerű, fejlett technológián alapulnak, költséges berendezéseket igényelnek, így csak nagy volumenű gyártás esetén gazdaságosak. A fenti eljárások a hagyományos szilikon-gyantaoldatok (szilikonlakkok) alkalmazását egyre inkább háttérbe szorítják, annak ellenére, hogy ezek is rendelkeznek előnyökkel. Ilyen előny az eszközigénytelenség, egyszerű alkalmazási mód, tehát az olcsóság. Hátrányuk, hogy a szilikonlakkok polimerizációs folyamatát befolyásoló műveleti paraméterek hatása kedvezőtlen lehet a félvezető eszközök elektromos tulajdonságaira, ezen túlmenően mechanikai és kémiai ellenállóképességük is roszszabb, mint a korszerű felületvédő anyagoké. A találmány célja a szilikon-gyantaoldatok fenti hátrányainak kiküszöbölésével olyan felületvédő anyag létrehozása, amely jó elektromos paraméterek biztosítása mellett nagy mechanikai és kémiai ellenállóképességgel is rendelkezik. így egyetlen felületvédő réteggel biztosítjuk az elsődleges és másodlagos felületvédelmet. A találmány alapja az a felismerés, hogy félvezető tisztaságú, finomeloszlású, alkálimentes szilikátüvegpornak a szilikon-gyantaoldathoz történő hozzákeverése kedvezően befolyásolja és stabilizálja a félvezető elem elektromos tulajdonságait, megnöveli a réteg mechanikai és kémiai ellenállóképességét. A kijelölt célt a bevezetőben említett eljárással a találmány szerint úgy érjük el, hogy a félvezető eszköz aktív felületére szilikon-gyantaoldatból és ! félvezető tisztaságú, finomeloszlású alkálimentes szilikátüvegporból álló szuszpenziót kenünk, ezt kiszárítjuk és polimerizáljuk. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módja szerint cink-bór-szilikátüvegport és/ vagy ólom-bór-szilikátüvegport és/vagy ólomalumínium-bór-szilikátüvegport alkalmazunk. Egy további foganatosítási mód szerint a szilikátüvegporok nátriumoxid és káliumoxid tartalma 10 100 ppm alatt, litiumoxid tartalma 20ppm alatt, nehézfém tartalma pedig 10 ppm alatt van. További előnyös foganatosítási mód szerint a szili kátüvegporok szemcsefinomságára az jellemző, hogy a szemcsék 95%-ának mérete kisebb 10 pm- 5 nél, illetve 50%-ának mérete kisebb 4 pm-nél. További előnyös foganatosítási mód szerint a szilikátüvegport előzőleg 200 "C hőmérsékleten vákuumban szárítjuk. A találmány szerinti eljárás főbb előnyei: 0 A szilikátüvegpor hozzákeverésével kedvezően növelhető a szilikon-gyantaoldat viszkozitása, így vastagabb felületvédő réteg is létrehozható a félvezető aktív felületén, különösen az éleken. A szilikon-gyantaoldat és a szilikátüvegpor 35 szuszpenziójának polimerizációja, illetve a polimerizáció előtti fizikai kiszáradás folyamata tökéletesebb. Az eljárás során létrejött felületvédő réteg ellenállóbb a mechanikai sérülésekkel, a folyasztószerek 30 hatásával, illetve az epoxigyanta-kiöntés polimerizációs melléktermékeinek káros hatásával szemben. A létrejött felületvédő réteg jobb hővezetőképességgel rendelkezik. 35 A színtelen szilikon-gyantaoldat az eljárással „láthatóvá” válik, így alkalmazása kedvezőbb. A szilikon-gyantaoldat és szilikátüvegpor szuszpenzió alkalmazásával az elsődleges és másodlagos felületvédelem egy lépésben elvégezhető. 40 A találmány szerinti eljárást az alábbi példával ismertetjük: Egy p-n átmenettel rendelkező 280 pm vastag szilícium lemezből egy 4x4 mm méretű dióda chipeket készítünk, amelyeket két oldalról elektromos 45 kontaktussal látunk el. A szilícium átmenet felületét 20%-os káliumhidroxiddal 80°C-on 2 percig maijuk, majd öblítés után megszárítjuk. A szilikon-gyantaoldatok közül a Wacker cég által gyártott VP 2670 típusú szilikon-gyantaoldatot alkal- 50 mázzuk. A szuszpenzió készítéséhez az Innotech cég IP 550 jelzésű cink-bór-szilikátüvegporát használjuk. összekeverés előtt a szilikátüvegport 200°C-on vákuumszárító kemencében 2 óra időtartamig szárítjuk. A gyantaoldat és a szilikátüveg- 55' por keverési aránya 1 : 1 térfogatrész. A keverést a teljes homogenizálásig végezzük. A szilícium p-n átmenet aktív felületére a szuszpenziót ecseteléssel visszük felolyaii vastagságban, hogy a chipek éleit is 0,1-0,2 mm vastagon befedje. 60 A felületvédett eszközöket 2 órai szobahőfokon történő szárítás után 60 °C-os kályhába helyezzük 4 óra időtartamra. A szuszpenzió réteg ilyen szárítási program mellett tökéletesen elveszti illékony komponenseit. A polimerizációt ezután 170 °C-on Q5 végezzük 24 óra időtartamig. 2
