DE102018118894A1

DE102018118894A1 - Elektronisches bauelement und halbleiterchip

Info

Publication number: DE102018118894A1
Application number: DE102018118894.3A
Authority: DE
Inventors: Markus Heinrici; Andreas Behrendt; Christoffer Erbert; Eva-Maria Hof; Robin Hofmann; Mathias Plappert; Susanne Schulte; Frank Wiesbrock
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2018-08-03
Filing date: 2018-08-03
Publication date: 2020-02-06

Abstract

Verschiedene Ausführungsformen betreffen eine Polymer-Nanopartikel-Zusammensetzung, die zum Bilden einer Passivierung eines elektronischen Bauelements (200, 300, 400), einer Passivierung eines Halbleiterbauelements (500, 600), einer Passivierung auf Chip-Ebene in einem Halbleiterchip (100) verwendet wird. Die Polymer-Nanopartikel-Zusammensetzung kann eine Polymermatrix und in der Polymermatrix enthaltene Nanopartikel (104n) aufweisen.

Description

Technisches Gebiet
Verschiedene Ausführungsformen betreffen allgemein ein elektronisches Bauelement, einen Halbleiterchip und die Verwendung einer Nanopartikel-Zusammensetzung als ein Passivierungsmaterial eines elektronischen Bauelements oder als Passivierungsmaterial auf Chip-Ebene in einem Halbleiterchip.
Hintergrund
Im Allgemeinen kann ein elektronisches Bauelement, wie zum Beispiel ein Halbleiterbauelement (zum Beispiel ein Halbleiterchip), verschiedene eine oder mehrere Strukturen zur Bereitstellung einer oder mehrerer gewünschter Funktionalitäten aufweisen. Die eine oder mehreren Strukturen können zum Beispiel durch einen oder mehrere Schichtungsprozesse, einen oder mehrere Strukturierungsprozesse, einen oder mehrere Dotierprozesse, einen oder mehrere Ausheilprozesse usw. gebildet werden. Ein Halbleiterbauelement, wie zum Beispiel ein Halbleiterchip, kann durch irgendeinen geeigneten Prozess, der in der Halbleitertechnologie verwendet wird, gebildet werden. Ein elektronisches Bauelement kann zum Beispiel ein Halbleiterbauelement aufweisen, das dazu konfiguriert sein kann, eine oder mehrere Funktionen eines breiten Spektrums von Funktionen bereitzustellen. Als Beispiel kann ein Halbleiterbauelement als ein Sensorbauelement (zum Beispiel einschließlich eines Fluidsensors, eines Lichtsensors usw.), ein Logikbauelement (zum Beispiel ein Logikchip usw.), ein Leistungsbauelement (zum Beispiel ein Leistungstransistor, eine Leistungsdiode, ein Leistungsthyristor usw.), ein System-on-Chip (SoC), ein mikromechanisches Bauelement, ein mikrooptisches Bauelement (zum Beispiel eine Mikrolinse), ein Bauelement (zum Beispiel eine Mikrolinse), ein mikroelektromechanisches System (MEMS), eine Solarzelle usw. konfiguriert sein. Ein Leistungstransistor kann zum Beispiel einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) beinhalten. Um eine oder mehrere Strukturen eines elektronisches Bauelements zu schützen, können eine oder mehrere Passivierungsschichten verwendet werden. In der Regel können eine oder mehrere Strukturen durch Bedecken der einen oder mehreren Strukturen mit mindestens einer Passivierungsschicht isoliert und/oder geschützt werden.
Kurzfassung
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Halbleiterchip eine Passivierungsschicht auf Chip-Ebene aufweisen, die ein Polymermaterial und Nanopartikel umfasst. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Halbleiterchip eine Passivierungsschicht auf Chip-Ebene aufweisen, wobei die Passivierungsschicht auf Chip-Ebene eine Nanopartikel-Zusammensetzung aufweisen kann, die eine Polymermatrix und oberflächenterminierte Nanopartikel aufweist, die in der Polymermatrix eingebracht sind. Der Halbleiterchip kann mindestens eine integrierte Schaltungsstruktur aufweisen, und die Passivierungsschicht auf Chip-Ebene kann über die mindestens eine integrierte Schaltungsstruktur angeordnet sein, um die darunterliegende mindestens eine integrierte Schaltungsstruktur vor Umgebungseinflüssen zu schützen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein elektronisches Bauelement eine Passivierungsschicht und eine über die Passivierungsschicht angeordnete Verkapselung aufweisen, wobei die Passivierungsschicht ein Polymermaterial und Nanopartikel aufweisen kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein elektronisches Bauelement eine Passivierungsschicht aufweisen, wobei die Passivierungsschicht ein Polymermaterial und dotierte Nanopartikel aufweisen kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein elektronisches Bauelement eine Passivierungsschicht aufweisen, wobei die Passivierungsschicht ein Polymermaterial und oberflächenterminierte Nanopartikel aufweisen kann. Das elektronische Bauelement kann mindestens eine integrierte Schaltungsstruktur aufweisen, und die Passivierungsschicht kann über die mindestens eine integrierte Schaltungsstruktur angeordnet sein, um die darunterliegende mindestens eine integrierte Schaltungsstruktur vor Umgebungseinflüssen zu schützen.
Figurenliste
In den Zeichnungen beziehen sich in sämtlichen der verschiedenen Ansichten gleiche Bezugszeichen allgemein auf die gleichen Teile. Die Zeichnungen sind nicht zwangsweise maßstäblich, wobei stattdessen allgemein die Veranschaulichung der Grundzüge der Erfindung betont wird. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben; darin zeigen:

1A einen Halbleiterchip in einer schematischen Ansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
1B eine Passivierungsschicht eines Halbleiterchips auf Chip-Ebene in einer schematischen Ansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
1C ein Diagramm von Feuchtigkeitsmessungen, die mit einer Feuchtigkeitsaufnahme in eine Passivierungsschicht in Verbindung gesetzt sind, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
2 ein elektronisches Bauelement in einer schematischen Ansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
3A ein elektronisches Bauelement in einer schematischen Ansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
3B eine Passivierungsschicht eines elektronischen Bauelements in einer schematischen Ansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
4A ein elektronisches Bauelement in einer schematischen Ansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
4B eine Passivierungsschicht eines elektronischen Bauelements in einer schematischen Ansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
4C einen oberflächenterminierten Nanopartikel in einer schematischen Ansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
5A bis 5C ein Halbleiterbauelement in einer schematischen Ansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
6 ein Halbleiterbauelement in einer schematischen Ansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

Beschreibung
Die folgende detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen, die als Veranschaulichung spezielle Details und Ausführungsformen zeigen, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann.
Das Wort „beispielhaft“ wird hier im Sinne von „als Beispiel, Fall oder Veranschaulichung dienend“ verwendet. Ein(e) hier als „beispielhaft“ beschriebene(s) Ausführungsform oder Design soll nicht zwangsweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsformen oder Designs aus gelegt werden.
Das Wort „über“, das in Bezug auf ein abgeschiedenes Material, das „über“ eine Seite oder Oberfläche ausgebildet ist, verwendet wird, kann hier in der Bedeutung verwendet werden, dass das abgeschiedene Material „direkt auf“, zum Beispiel in direktem Kontakt mit, der implizierten Seite oder Oberfläche ausgebildet sein kann. Das Wort „über“, das in Bezug auf ein abgeschiedenes Material, das „über“ eine Seite oder Oberfläche ausgebildet ist, verwendet wird, kann hier in der Bedeutung verwendet werden, dass das abgeschiedene Material „indirekt auf“ der implizierten Seite oder Oberfläche ausgebildet sein kann, wobei eine oder mehrere zusätzliche Schichten zwischen der implizierten Seite oder Oberfläche und dem abgeschiedenen Material angeordnet sind.
Auf ähnliche Weise kann das Wort „bedecken“, das hier zum Beschreiben eines Merkmals verwendet wird, das über ein anderes angeordnet ist, zum Beispiel eine Schicht, die eine Seite oder Oberfläche „bedeckt“, in der Bedeutung verwendet werden, dass das Merkmal, zum Beispiel die Schicht, über die und in direktem Kontakt mit der implizierten Seite oder Oberfläche angeordnet sein kann. Das Wort „bedecken“, das hier zum Beschreiben eines Merkmals verwendet wird, das über ein anderes angeordnet ist, zum Beispiel eine Schicht, die eine Seite oder Oberfläche „bedeckt“, kann in der Bedeutung verwendet werden, dass das Merkmal, zum Beispiel die Schicht, über die und in indirektem Kontakt mit der implizierten Seite oder Oberfläche angeordnet sein kann, wobei eine oder mehrere zusätzliche Schichten zwischen der implizierten Seite oder Oberfläche und der bedeckenden Schicht angeordnet sind.
Der Begriff „lateral“, der in Bezug auf die „laterale“ Dimension einer Struktur (oder eines Substrats, eines Wafers oder eines Trägers) oder „lateral“ daneben verwendet wird, kann hier in der Bedeutung einer Dimension oder einer Positionsbeziehung entlang einer Oberfläche eines Substrats, eines Wafers oder eines Trägers verwendet werden. Dies bedeutet, dass eine Oberfläche eines Substrats (zum Beispiel eine Oberfläche eines Trägers oder eine Oberfläche eines Wafers) als Referenz dienen kann, die üblicherweise als die Hauptverarbeitungsoberfläche des Substrats (oder die Hauptverarbeitungsoberfläche des Trägers oder Wafers) bezeichnet wird. Ferner kann der Begriff „Breite“, der bezüglich einer „Breite“ einer Struktur (oder eines Strukturelements) verwendet wird, hier in der Bedeutung der lateralen Dimension einer Struktur verwendet werden. Ferner kann der Begriff „Höhe“, der bezüglich einer Höhe einer Struktur (oder eines Strukturelements) verwendet wird, hier in der Bedeutung einer Dimension einer Struktur entlang einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche eines Substrats (zum Beispiel senkrecht zu der Hauptverarbeitungsoberfläche eines Substrats) verwendet werden. Der Begriff „Dicke“, der bezüglich einer „Dicke“ einer Schicht verwendet wird, kann hier in der Bedeutung der räumlichen Dimension der Schicht senkrecht zu der Oberfläche der Stütze (des Materials), auf der die Schicht abgeschieden ist, verwendet werden. Falls die Oberfläche der Stütze parallel zu der Oberfläche des Substrats (zum Beispiel zu der Hauptverarbeitungsoberfläche) verläuft, kann die „Dicke“ der auf der Stütze abgeschiedenen Schicht gleich der Höhe der Schicht sein. Ferner kann sich eine „vertikale“ Struktur auf eine Struktur beziehen, die sich in einer senkrecht zu der lateralen Richtung verlaufenden Richtung erstreckt (zum Beispiel senkrecht zu der Hauptverarbeitungsoberfläche eines Substrats), und eine „vertikale“ Dimension kann sich auf eine Dimension entlang einer senkrecht zu der lateralen Richtung verlaufenden Richtung (zum Beispiel eine senkrecht zu der Hauptverarbeitungsoberfläche eines Substrats verlaufende Dimension) beziehen.
Der Begriff „vertikal“, der in Bezug auf eine „vertikale“ elektronische Struktur (zum Beispiel eine vertikale Halbleiterstruktur oder ein vertikales Bauelement) verwendet wird, kann hier in der Bedeutung verwendet werden, dass ein elektrischer Strom, zum Beispiel ein Betriebsstrom, im Wesentlichen vertikal durch die elektronische Struktur, zum Beispiel von einer ersten Seite der elektronischen Struktur zu einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der elektronischen Struktur, fließen kann. Der Begriff „lateral“, der in Bezug auf eine „laterale“ elektronische Struktur (zum Beispiel eine laterale Halbleiterstruktur oder ein laterales Bauelement) verwendet wird, kann hier in der Bedeutung verwendet werden, dass ein elektrischer Strom, zum Beispiel ein Betriebsstrom, im Wesentlichen lateral durch die elektronische Struktur, zum Beispiel von einer ersten Seite der elektronischen Struktur durch die elektronische Struktur wieder zu der ersten Seite der elektronischen Struktur, fließen kann.
Die Ausdrucksweise „mindestens eines von“ bezüglich einer Gruppe von Elementen kann hier in der Bedeutung von mindestens einem Element aus der aus den Elementen bestehenden Gruppe verwendet werden. Beispielsweise kann die Ausdrucksweise „mindestens eines von“ bezüglich einer Gruppe von Elementen hier in der Bedeutung einer Auswahl der Folgenden verwendet werden: eines der aufgeführten Elemente, mehrere von einem der aufgeführten Elemente, mehrere individuelle aufgeführte Elemente oder mehrere eines Vielfachen von aufgeführten Elementen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Halbleiterwerkstück (zum Beispiel ein Halbleitersubstrat, ein Halbleiterwafer, eine abgeschiedene Halbleiterschicht, eine epitaxiale Halbleiterschicht und dergleichen) aus Silicium hergestellt sein oder dieses aufweisen. Es können jedoch auf ähnliche Weise andere Halbleitermaterialien verschiedener Arten verwendet werden, zum Beispiel Germanium, Gruppe III bis V (zum Beispiel SiC) oder andere Arten, einschließlich beispielsweise Polymeren. Bei einer Ausführungsform ist ein Halbleiterwerkstück ein Wafer, der aus Silicium (zum Beispiel p-dotiert oder n-dotiert) hergestellt ist. Bei einer alternativen Ausführungsform ist das Halbleiterwerkstück ein Silicium-auf-Isolator(SOI)-Wafer.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Halbleiterteil, wie hier beschrieben, mindestens ein Teil eines Halbleiterwerkstücks, zum Beispiel ein Teil eines Halbleiterwafers, ein Teil einer Halbleiterschicht usw., sein.
Der Begriff erster Dotierungstyp und zweiter Dotierungstyp kann hier in der Bedeutung von entgegengesetzten Dotierungstypen verwendet werden. Der erste Dotierungstyp kann ein n-Typ sein, und der zweite Dotierungstyp kann ein p-Typ sein. Umgekehrt kann der erste Dotierungstyp ein p-Typ sein, und der zweite Dotierungstyp kann ein n-Typ sein.
Der Begriff „Front-End-Passivierungsschicht“, wie er hier verwendet wird, kann eine Passivierungsschicht, die in einer Front-End-Verarbeitung gebildet wird, beinhalten oder sich auf eine solche beziehen. Bei einigen Aspekten beinhaltet „Front-End-Verarbeitung möglicherweise nicht Verkapseln“. Der Begriff „Front-End“, wie er hier verwendet wird, kann die Verarbeitungsschritte (bei der Waferherstellung), die durchgeführt werden, bevor die Chips (mit anderen Worten die Dies) vereinzelt werden, zum Beispiel vor dem Dicing des Wafers, umfassen oder sich auf solche beziehen.
Der Begriff „Passivierungsschicht auf Chip-Ebene“ oder Chip-Passivierungsschicht“, wie er hier verwendet wird, kann eine auf Wafer-Ebene oder Chip-Ebene aufgebrachte Passivierungsschicht beinhalten oder sich auf eine solche beziehen. Der Begriff „Passivierungsschicht auf Chip-Ebene“, wie er hier verwendet wird, kann eine Chipgehäuseschicht oder eine Chipgehäusematerialschicht ausschließen. Der Begriff „Passivierungsschicht auf Chip-Ebene“, wie er hier verwendet wird, kann eine Passivierungsschicht, die in der Front-End-Verarbeitung gebildet wird, beinhalten oder sich auf eine solche beziehen.
Der Begriff „Oberflächenterminierung“, wie er hier in Verbindung mit „Nanopartikel“ verwendet wird, kann Nanopartikel, die modifizierte Oberflächeneigenschaften besitzen, beinhalten oder sich darauf beziehen. Die Oberflächenterminierung kann mindestens ein Material beinhalten, das die Oberflächenzustände eines Kernmaterials der Nanopartikel modifiziert.
Der Begriff „Nanopartikel“, wie er hier verwendet wird, kann ein Partikel, das mindestens eine Dimension (zum Beispiel Länge, Breite und/oder Höhe; zum Beispiel Durchmesser) im Bereich von 1 nm bis weniger als 1 µm, zum Beispiel im Bereich von 1 nm bis 500 nm, zum Beispiel im Bereich von 5 nm bis 300 nm, zum Beispiel im Bereich von 10 nm bis 150 nm, aufweist, beinhalten oder sich auf ein solches beziehen. Zum Beispiel kann der Begriff „Nanopartikel“ ein (festgelegtes) Partikel, das mindestens zwei Dimensionen (zum Beispiel mindestens zwei von Länge, Breite und Höhe) im Bereich von 1 nm bis weniger als 1 µm, zum Beispiel im Bereich von 1 nm bis 150 nm, zum Beispiel im Bereich von 10 nm bis 150 nm, zum Beispiel im Bereich von 10 nm bis 100 nm, aufweist, beinhalten oder sich auf ein solches beziehen. Zum Beispiel kann der Begriff „Nanopartikel“ ein Partikel, das alle drei Dimensionen (Länge, Breite und Höhe) im Bereich von 1 nm bis weniger als 1 µm, zum Beispiel im Bereich von 1 nm bis 150 nm, zum Beispiel im Bereich von 10 nm bis 150 nm, zum Beispiel im Bereich von 10 nm bis 100 nm, aufweist, beinhalten oder sich darauf beziehen.
Der Begriff „Größe“, wie er hier in Verbindung mit „Nanopartikeln“ verwendet wird, kann sich auf eine lineare Dimension (zum Beispiel Länge, Breite, Höhe oder Durchmesser) der Nanopartikel, zum Beispiel eine maximale lineare Dimension, beziehen. Bei sphärischen oder im Wesentlichen sphärischen Partikeln kann sich der Begriff „Größe“ zum Beispiel auf einen Durchmesser der Partikel beziehen. Bei länglichen Partikeln kann sich der Begriff „Größe“ zum Beispiel auf eine Länge (Dimension entlang der Längserstreckung) der Partikel beziehen. Ein Nanopartikel mit einer „Größe“ von 1 nm bis 1000 nm kann zum Beispiel ein Partikel, dessen maximale lineare Dimension im Bereich von 1 nm bis 1000 nm liegt, beinhalten oder sich auf ein solches beziehen. Ein Nanopartikel mit einer „Größe“ von 1 nm bis 500 nm kann zum Beispiel ein Partikel, dessen maximale lineare Dimension im Bereich von 1 nm bis 500 nm liegt, beinhalten oder sich auf ein solches beziehen.
Der Begriff „Polymernanopartikel-Zusammensetzung“, wie er hier verwendet wird, kann eine Zusammensetzung aus einem Polymermaterial, das als eine Matrix in der Zusammensetzung (Polymermatrix) dient, und in der Polymermatrix eingebrachten Nanopartikeln beinhalten oder sich auf eine solche beziehen.
Der Begriff „hydrophob“, wie er hier verwendet wird, kann eine fehlende Affinität zu Wasser beinhalten oder sich darauf beziehen.
Der Begriff „Ionengetter“, wie er hier verwendet wird, kann ein Material, das Ionen binden kann, beinhalten oder sich darauf beziehen. Als Beispiel kann ein Ionengetter mit den Ionen chemisch reagieren. Der Ionengetter kann die Beweglichkeit der Ionen, wenn die Ionen an den Ionengetter gebunden sind, wesentlich reduzieren.
Der Begriff „wasserabstoßend“, wie er hier verwendet wird, kann eine Eigenschaft eines Materials Wassermoleküle abzustoßen und deshalb keine Wassermoleküle an die Oberfläche des Materials zu binden beinhalten oder sich darauf beziehen.
Der Begriff „fotostrukturierbar“, wie er hier verwendet wird, kann eine lichtempfindliche Schicht (zum Beispiel eine lichtempfindliche Polymerschicht), die eine oder mehrere Eigenschaften (zum Beispiel ein Vernetzungsverhalten) bei Beaufschlagung mit Licht (zum Beispiel mit UV-Licht) ändern kann, beinhalten oder sich darauf beziehen.
Verschiedene Ausführungsformen können auf eine Verbesserung der Zuverlässigkeit einer Passivierungsschicht, zum Beispiel eine Verbesserung hinsichtlich Behinderung oder Verhinderung einer Metallionendiffusion durch die Passivierungsschicht und/oder Behinderung oder Verhinderung einer Feuchtigkeitsabsorption innerhalb der Passivierungsschicht usw. und somit des elektronischen Bauelements gerichtet sein. Zum Beispiel können Natriumverunreinigungen (zum Beispiel von einer Formmasse oder aus der Umgebung) allgemein in eine Passivierungsschicht eindringen, durch die Passivierungsschicht diffundieren und können letztendlich darunterliegende Bauelementstrukturen (zum Beispiel Bauelementschichten) erreichen, was möglicherweise zu unerwünschten (zum Beispiel elektrischen) Eigenschaften des Bauelements führt. Ferner kann Feuchtigkeit in eine Passivierungsschicht eindringen, durch die Passivierungsschicht diffundieren und kann letztendlich darunterliegende Strukturen (zum Beispiel Metallschichten, Leiterbahnen usw.) erreichen, was möglicherweise zu Korrosion dieser Strukturen führt oder eine andere negative Auswirkung hat.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können Nanopartikel in einer Passivierungsschicht angeordnet sein, um dadurch die Ionenbeweglichkeit in der Passivierungsschicht zu reduzieren und/oder um dadurch die Fähigkeit der Passivierungsschicht, Feuchtigkeit zu absorbieren, zu reduzieren. Die Passivierungsschicht kann eine Imidschicht sein oder kann ein Imid aufweisen. Die Passivierungsschicht kann Teil eines Halbleiterbauelements (zum Beispiel eines Leistungshalbleiterbauelements für Hochspannungsanwendungen, zum Beispiel bei einer Spannung von über ca. 100 V) sein, wobei die Zuverlässigkeit des Halbleiterbauelements aufgrund der Verbesserung der Eigenschaften der Passivierungsschicht bezüglich der Ionenbeweglichkeit und der Feuchtigkeitsabsorption verbessert wird.
Im Allgemeinen wurde eine dichte Nitridschicht als Ionensperre in Halbleiterbauelementen verwendet. Dies ist jedoch bei einigen Aspekten möglicherweise nicht von Vorteil, zum Beispiel aufgrund von erzeugter thermo-mechanischer Spannung. Eine Passivierungsschicht minderer Qualität und/oder mit ungeeigneten Eigenschaften kann bei Spannung zur Bildung von Dendriten, von Korrosion, von Rissen usw. neigen.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann in der Passivierungsschicht, zum Beispiel in einer die Passivierungsschicht bildenden Imidmatrix, ein Ionengettermaterial vorgesehen sein. Dies kann zum Beispiel eine Diffusion von Ionen, zum Beispiel Metallionen (zum Beispiel Natriumionen (Na-Ionen), Kaliumionen (K-Ionen) usw.) durch die Passivierungsschicht verhindern oder zumindest behindern. Deshalb ist die darunterliegende Metallschicht Korrosion möglicherweise nicht ausgesetzt, und Dendritbildung kann vermieden werden. Ferner ist aufgrund der elastischen Eigenschaften des Imidmaterials eine Rissbildung möglicherweise unwahrscheinlich. Das Ionengettermaterial kann als Nanopartikel in die Imidmatrix eingebracht werden, um die elastischen Eigenschaften und die Strukturierungseigenschaften der Imidschicht aufrechtzuerhalten.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können hydrophobe Nanopartikel verwendet werden, um die Wasserabsorption und die Feuchtigkeitsdiffusion in der Imidschicht signifikant zu reduzieren. Es kann eine geeignete Oberflächenterminierung verwendet werden, um hydrophobe Eigenschaften für intrinsisch hydrophile Nanopartikel zu erreichen. Als Beispiel kann die Oberflächenterminierung Hexamethyldisilazan (HMDS) aufweisen. Hexamethyldisilazan kann durch einen Grundierungsprozess auf die Nanopartikel aufgebracht werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Nanopartikel Phosphorsilikatglas (PSG, phosphorus doped silicate glass/mit Phosphor dotiertes Silikatglas), Borosilikatglas (BSG, boron doped silicate glass/mit Bor dotiertes Silikatglas) und/oder Borphosphorsilikatglas (BPSG, boron and phosphorus doped silicate glass/mit Bor und Phosphor dotiertes Silikatglas) aufweisen oder daraus bestehen.
Alles in allem kann die Zuverlässigkeit eines elektronischen Bauelements (zum Beispiel eines Halbleiterbauelements) durch Einbringen von Nanopartikeln in das Imid einer Passivierungsschicht verbessert werden, wobei die Nanopartikel zu Getterionen konfiguriert sein können und eine Feuchtigkeitsabsorption verhindern.
In einem Beispiel kann mindestens eines von PSG-, BSG- oder BPSG-Nanopartikeln einer Imid-Vorläuferlösung zugesetzt sein, wobei die Nanopartikel eine Partikelgröße im Bereich von ca. 5 nm bis ca. 500 nm, zum Beispiel im Bereich von ca. 10 nm bis ca. 300 nm, aufweisen.
Bei einigen Ausführungsformen können die Eigenschaften der Nanopartikel durch eine auf einer oberflächenaktiven Substanz basierende Behandlung, zum Beispiel basierend auf HMDS, zusätzlich modifiziert werden. Dies gestattet zum Beispiel eine Änderung der Oberflächenenergie der Nanopartikel. Dies kann dazu verwendet werden, die Vorläuferlösung zu stabilisieren (zum Beispiel Agglomeration und Sedimentation zu vermeiden) und/oder die Feuchtigkeitsabsorptionseigenschaften in der aus der Vorläuferlösung erzeugten Polymer-/Nanopartikel-Zusammensetzung zu steuern (zum Beispiel positiv zu beeinflussen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die die Nanopartikel aufweisende Vorläuferlösung zum Beispiel während einer Front-End-Verarbeitung durch Aufschleudern auf eine Oberfläche eines Werkstücks (zum Beispiel eines Halbleiterwafers usw.) aufgebracht werden. Ferner kann die aufgebrachte Schicht durch fotolithografische Prozesse strukturiert werden. Die Strukturierung der Imidschicht wird durch die Nanopartikel aufgrund ihrer geringen Partikelgröße möglicherweise nicht beeinflusst, beispielsweise werden die Imidränder während der Strukturierung möglicherweise nicht wesentlich beschädigt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Passivierungsschicht (die die in einer Imidschicht eingebetteten Nanopartikel aufweist) zum Beispiel in Halbleiterleistungsbauelementen (wie zum Beispiel Dioden, Bipolartransistoren mit isoliertem Gate, Leistungs-MOSFETS usw.), in denen zum Beispiel Korrosion durch Metallionen Beschädigungen und einen Ausfall des Bauelements verursachen kann, verwendet werden. Ferner kann die Passivierungsschicht (die die in einer Imidschicht eingebetteten Nanopartikel aufweist) zum Beispiel in Sensorbauelementen verwendet werden, in denen zum Beispiel Metallionen eine Drift der elektrischen Parameter des Bauelements verursachen können.
Im Allgemeinen können PSG-, BSG- oder BPSG-Nanopartikel durch verschiedene Techniken, zum Beispiel durch ein Sol-Gel-Verfahren, zum Beispiel durch ein chemisches Gasphasenabscheidungsverfahren (CVD-Verfahren), zum Beispiel durch ein physikalisches Dampfabscheidungsverfahren usw., hergestellt werden. Als Beispiel können die PSG-, BSG- oder BPSG-Nanopartikel durch eine Mikrowellen-induzierte Zersetzung von Silan in einem Niederdruck-Mikrowellen-Plasma-Reaktor gebildet werden. Es können jedoch auch andere Verfahren verwendet werden, um die Nanopartikel aus dem gewünschten Material (zum Beispiel Al₂O₃, BN, SiO₂, dotierte Materialien usw.) mit der gewünschten Partikelgröße (zum Beispiel im Bereich von ca. 5 nm bis ca. 500 nm) zu bilden, zum Beispiel plasmagestützte CVD, ein Sol-Gel-Verfahren, Plasmastaubsprühen usw. Als Beispiel kann ein Vorläufer, zum Beispiel Tetraethylorthosilicat (TEOS), Triethylphosphat (TEPO) usw., für die Bildung von Nanopartikeln auf Silikatbasis verwendet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Nanopartikel ein anorganisches Material, zum Beispiel ein Nitrid, ein Oxid usw., aufweisen oder daraus bestehen.
1A veranschaulicht einen Halbleiterchip 100 in einer schematischen Querschnittsansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Der Halbleiterchip 100 kann einen Halbleiterteil 102 und eine über den Halbleiterteil 102 angeordnete Passivierungsschicht 104 auf Chip-Ebene aufweisen. Die Passivierungsschicht 104 auf Chip-Ebene kann zum Beispiel über eine oder mehrere integrierte Schaltungsstrukturen 102i des Halbleiterchips 100 angeordnet sein. Der Halbleiterteil 102 kann eine Höhe (in Richtung 103) im Bereich von ca. 1 µm bis ca. 1 mm aufweisen. Die Breite des Halbleiterteils 102 (in Richtung 101 senkrecht zur Richtung 103) kann im Bereich von ca. 1 mm bis ca. 500 mm liegen. Die Breite des Halbleiterteils 102 kann größer als die Höhe des Halbleiterteils 102 sein (zum Beispiel mindestens das Fünffache betragen).
Die eine oder mehreren integrierten Schaltungsstrukturen 102i können über den und/oder in dem Halbleiterteil 102 ausgebildet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die eine oder mehreren integrierten Schaltungsstrukturen 102i zum Beispiel mindestens eine der folgenden Strukturen aufweisen: eine oder mehrere Diodenstrukturen, eine oder mehrere Transistorstrukturen, eine oder mehrere Thyristorstrukturen, eine oder mehrere Kondensatorstrukturen, eine oder mehrere Spulenstrukturen, eine oder mehrere Metallisierungsstrukturen, einen oder mehrere Gräben, eine oder mehrere hohle Kammern usw. Zusätzlich oder alternativ können die eine oder mehreren integrierten Schaltungsstrukturen 102i eine oder mehrere Sensorstrukturen oder irgendeine andere gewünschte Struktur, die in Halbleitertechnologie gebildet wird, aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die eine oder mehreren integrierten Schaltungsstrukturen 102i mindestens eine vertikale Halbleiterstruktur, zum Beispiel eine Vertikaldiode, einen Vertikal-MOSFET (MOSFET - metal oxide fieldeffect transistor), einen Vertikal-IGBT usw., aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die eine oder mehreren integrierten Schaltungsstrukturen 102i mindestens eine laterale Halbleiterstruktur, zum Beispiel eine Lateraldiode, einen Lateral-MOSFET (Vertikal-MOSFET), einen Lateral-IGBT usw., aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Passivierungsschicht 104 auf Chip-Ebene mindestens die eine oder mehreren integrierten Schaltungsstrukturen 102i des Halbleiterchips 100 (zum Beispiel teilweise oder vollständig) bedecken.
1B veranschaulicht die Passivierungsschicht 104 des Halbleiterchips 100 auf Chip-Ebene in einer schematischen Querschnittsansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Die Passivierungsschicht 104 auf Chip-Ebene kann ein Polymermaterial 104p und mehrere Nanopartikel 104n aufweisen oder daraus bestehen. Die Nanopartikel, die in der Passivierungsschicht 104 auf Chip-Ebene enthalten sind, können in dem Polymermaterial 104p eingebettet sein. Mit anderen Worten, das Polymermaterial 104p kann eine Matrix bilden, und die Nanopartikel 104n sind in der Matrix enthalten.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Passivierungsschicht 104 auf Chip-Ebene im Wesentlichen dicht. Als Beispiel kann eine Porosität (auch als Hohlraumanteil bezeichnet) weniger als ca. 10%, zum Beispiel weniger als ca. 5%, zum Beispiel weniger als ca. 1%, betragen. Die Porosität kann das Verhältnis des Volumens von Hohlräumen zu dem Gesamtvolumen definieren.
1C zeigt beispielhafte Feuchtigkeitsaufnahmemessungen 110 für verschiedene Imidschichten mit darin angeordneten Al₂O₃-Nanopartikeln gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Die vertikale Achse zeigt die Feuchtigkeitsaufnahme in die Schicht in Gewichtsprozent (Gew.-%), und die horizontale Achse zeigt die Zeit in Tagen. Die Kurven 110-1, 110-2, 110-3, 110-4, 110-5, 110-6, 110-7 stellen die Eigenschaften verschiedener Imidschichten dar, die sich bei Verwendung des Beispiels von Al₂O₃-Nanopartikeln in der Menge (Gew.-%) von in das Imid eingebrachten Nanopartikeln und der Partikelgröße der Nanopartikel (zum Beispiel 13 nm und/oder 200 nm) unterscheiden.
Der Gewichtsprozentanteil (Gew.-%) der Nanopartikel 104n (zum Beispiel Al₂O₃-Nanopartikel) in der Passivierungsschicht 104 kann größer als ca. 1%, zum Beispiel größer als ca. 5%, zum Beispiel größer als ca. 8%, sein. Der Gewichtsprozentanteil der Nanopartikel 104n in der Passivierungsschicht 104 kann jedoch kleiner als ca. 50%, zum Beispiel kleiner als ca. 25%, zum Beispiel kleiner als ca. 15%, sein. Bei einigen Aspekten kann der Gewichtsprozentanteil der Nanopartikel 104n in der Passivierungsschicht 104 mit der Partikelgröße der Nanopartikel korreliert werden. In dem Fall, dass die Partikelgröße kleiner als ca. 20 nm ist, kann der Gewichtsprozentanteil der Nanopartikel 104n in der Passivierungsschicht 104 größer als ca. 5%, zum Beispiel größer als ca. 8%, sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen stellt die erste Kurve 110-1 beispielhaft die Feuchtigkeitsaufnahmeeigenschaften einer Imidschicht ohne zugesetzte Nanopartikel, zum Beispiel einer reinen Imidschicht, dar. Die zweite Kurve 110-2 stellt beispielhaft die Feuchtigkeitsaufnahmeeigenschaften einer Imidschicht mit 5 Gew.-% zugesetzten Nanopartikeln mit einer Partikelgröße von ca. 13 nm dar. Die dritte Kurve 110-3 stellt beispielhaft die Feuchtigkeitsaufnahmeeigenschaften einer Imidschicht mit 5 Gew.-% zugesetzten Nanopartikeln mit einer Partikelgröße von ca. 13 nm und ca. 200 nm gemischt mit dem Verhältnis 1:1 dar. Die vierte Kurve 110-4 stellt beispielhaft die Feuchtigkeitsaufnahmeeigenschaften einer Imidschicht mit 5 Gew.-% zugesetzten Nanopartikeln mit einer Partikelgröße von ca. 200 nm dar. Die fünfte Kurve 110-5 stellt beispielhaft die Feuchtigkeitsaufnahmeeigenschaften einer Imidschicht mit 10 Gew.-% zugesetzten Nanopartikeln mit einer Partikelgröße von ca. 13 nm dar. Die sechste Kurve 110-6 stellt beispielhaft die Feuchtigkeitsaufnahmeeigenschaften einer Imidschicht mit 10 Gew.-% zugesetzten Nanopartikeln mit einer Partikelgröße von ca. 200 nm dar. Die siebte Kurve 110-7 stellt beispielhaft die Feuchtigkeitsaufnahmeeigenschaften einer Imidschicht mit 10 Gew.-% zugesetzten Nanopartikeln mit einer Partikelgröße von ca. 13 nm und ca. 200 nm gemischt mit dem Verhältnis 1:1 dar.
2 veranschaulicht ein elektronisches Bauelement 200 in einer schematischen Querschnittsansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das elektronische Bauelement 200 kann eine oder mehrere elektronische Strukturen 202i und/oder eine über die eine oder mehreren elektronischen Strukturen angeordnete Passivierungsschicht 204 aufweisen. Ferner kann das elektronische Bauelement 200 eine oder mehrere zusätzliche Strukturen, zum Beispiel eine oder mehrere optische Strukturen (zum Beispiel eine oder mehrere Beugungsgitter, eine oder mehrere Linsen usw.), eine oder mehrere Sensorstrukturen (zum Beispiel einen oder mehrere Gassensoren, einen oder mehrere Lichtsensoren usw.), eine oder mehrere mechanische Strukturen (zum Beispiel eine oder mehrere Membranen usw.) usw. aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die eine oder mehreren elektronischen Strukturen 202i eine oder mehrere Halbleiterstrukturen aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Passivierungsschicht 204 ein Polymermaterial 104p und in dem Polymermaterial 104p eingebettete Nanopartikel 104n aufweisen; siehe zum Beispiel 1C. Die Passivierungsschicht 204 kann mindestens die eine oder mehreren elektronischen Strukturen 202i des elektronisches Bauelements 200 (zum Beispiel teilweise oder vollständig) bedecken. In dem Fall, dass das elektronische Bauelement 200 eine oder mehrere zusätzliche Strukturen aufweist, kann die Passivierungsschicht 204, falls gewünscht, die eine oder mehreren zusätzlichen Strukturen (zum Beispiel teilweise oder vollständig) bedecken.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das elektronische Bauelement 200 ferner eine Verkapselung 206, die über die Passivierungsschicht 204 angeordnet ist, aufweisen. Die Verkapselung 206 kann irgendein geeignetes Formmaterial, zum Beispiel ein Polymer (zum Beispiel thermoplastische Polymere), aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verkapselung 206 aus Formkunststoffen hergestellt sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verkapselung 206 zum Beispiel Polypropylen, Polycarbonat, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyvinylchlorid (PVC), Poly(methylmethacrylat) (PMMA) usw. aufweisen oder daraus hergestellt sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verkapselung 206 das elektronische Bauelement 200 zumindest teilweise umgeben. Zum Beispiel kann die Verkapselung 206 die Passivierungsschicht 204 teilweise oder vollständig bedecken. Die Verkapselung 206 kann ein Gehäuse oder zumindest ein Teil eines Gehäuses sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das elektronische Bauelement 200 ein Halbleiterchip oder ein Teil eines Halbleiterchips sein. In diesem Fall kann die Passivierungsschicht 204 eine Passivierungsschicht auf Chip-Ebene sein, und die Verkapselung 206 kann ein Chipgehäuse oder ein Teil eines Chipgehäuses sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Passivierungsschicht 204 des elektronischen Bauelements 200 im Wesentlichen dicht sein. Als Beispiel kann eine Porosität (auch als Hohlraumanteil bezeichnet) der Passivierungsschicht 204 weniger als ca. 10%, zum Beispiel weniger als ca. 5%, zum Beispiel weniger als ca. 1%, betragen. Die Porosität kann das Verhältnis des Volumens von Hohlräumen zu dem Gesamtvolumen definieren.
Wie in 2 veranschaulicht wird, können die eine oder mehreren elektronischen Strukturen 202i über einen und/oder in einem Träger 202 ausgebildet sein. In dem Fall, dass die eine oder mehreren elektronischen Strukturen 202i eine oder mehrere Halbleiterstrukturen aufweisen, kann der Träger ein Halbleiterteil sein oder einen solchen aufweisen. Die Passivierungsschicht 204 kann darüber hinaus einen Teil des Trägers 202 bedecken.
3A veranschaulicht ein elektronisches Bauelement 300 in einer schematischen Querschnittsansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das elektronische Bauelement 300 kann eine Passivierungsschicht 304 aufweisen. Die Passivierungsschicht 304 kann eine oder mehrere Strukturen 302 des elektronischen Bauelements 300 zumindest teilweise bedecken. Bei einigen Ausführungsformen kann das elektronische Bauelement 300 ein Halbleiterchip sein, siehe zum Beispiel 1A. Die Passivierungsschicht 304 kann ein Polymermaterial und in dem Polymermaterial eingebettete dotierte Nanopartikel aufweisen oder daraus bestehen (siehe 3B). Das elektronische Bauelement 300 kann jedoch irgendein anderes geeignetes Bauelement, zum Beispiel ein Halbleiterbauelement, aufweisen. Ein dotiertes Nanopartikel kann zum Beispiel ein Basismaterial, zum Beispiel ein Oxid (zum Beispiel Siliciumoxid, Aluminiumoxid), ein Nitrid (zum Beispiel Siliciumnitrid, Bornitrid), ein Oxynitrid, (zum Beispiel Siliciumoxynitrid) usw., und darüber hinaus ein oder mehrere Dotierstoffe aufweisen. Ein Dotierstoff kann irgendein geeignetes Material sein, das in das Basismaterial aufgenommen werden kann, ohne die kristallographischen Eigenschaften des Basismaterials wesentlich zu ändern. Der Atomprozentanteil des Dotierstoffs in den Basismaterial kann weniger als zum Beispiel 15%, zum Beispiel weniger als ca. 10%, zum Beispiel weniger als ca. 5%, sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die dotierten Nanopartikel BSG, PSG und/oder BPSG aufweisen oder daraus bestehen.
3B veranschaulicht die Passivierungsschicht 304 des elektronischen Bauelements 300 in einer schematischen Querschnittsansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Die Passivierungsschicht 304 kann ein Polymermaterial 304p und mehrere dotierte Nanopartikel 304n aufweisen. Die dotierten Nanopartikel 304n, die in der Passivierungsschicht 304 enthalten sind, können in dem Polymermaterial 304p eingebettet sein. Mit anderen Worten, das Polymermaterial 304p kann eine Matrix bilden, und die dotierten Nanopartikel 304n sind in der Matrix enthalten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Passivierungsschicht 304 des elektronischen Bauelements 300 im Wesentlichen dicht sein. Als Beispiel kann eine Porosität (auch als Hohlraumanteil bezeichnet) der Passivierungsschicht 304 weniger als ca. 10%, zum Beispiel weniger als ca. 5%, zum Beispiel weniger als ca. 1%, betragen. Die Porosität kann das Verhältnis des Volumens von Hohlräumen zu dem Gesamtvolumen definieren.
4A veranschaulicht ein elektronisches Bauelement 400 in einer schematischen Querschnittsansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das elektronische Bauelement 400 kann eine Passivierungsschicht 404 aufweisen. Die Passivierungsschicht 404 kann eine oder mehrere Strukturen 402 des elektronischen Bauelements 400 zumindest teilweise bedecken. Bei einigen Ausführungsformen kann das elektronische Bauelement 400 ein Halbleiterchip sein, siehe zum Beispiel 1A. Das elektronische Bauelement 400 kann jedoch irgendein anderes geeignetes Bauelement, zum Beispiel ein Halbleiterbauelement, beinhalten. Die Passivierungsschicht 404 kann ein Polymermaterial und in dem Polymermaterial eingebettete oberflächenterminierte Nanopartikel aufweisen oder daraus bestehen (siehe 4B).
Ein oberflächenterminiertes Nanopartikel kann zum Beispiel ein Basismaterial, zum Beispiel ein Oxid (zum Beispiel Siliciumoxid, Aluminiumoxid), ein Nitrid (zum Beispiel Siliciumnitrid, Bornitrid), ein Oxynitrid, (zum Beispiel Siliciumoxynitrid) usw., und eine das Basismaterial umgebende Oberflächenschicht aufweisen. Die Oberflächenschicht kann ein Material, das andere Eigenschaften als das Basismaterial hat, aufweisen oder daraus bestehen. Als Beispiel können die oberflächenterminierten Nanopartikel eine Hexamethyldisilazan-Oberflächenterminierung (HMDS-Oberflächenterminierung) aufweisen. In diesem Fall kann das Basismaterial ein Siliciumoxid (zum Beispiel SiO₂) aufweisen oder daraus bestehen.
Bei einigen Aspekten kann das Basismaterial der oberflächenterminierten Nanopartikel ein dotiertes Material, zum Beispiel BSG, PSG, BPSG usw., aufweisen.
4B veranschaulicht die Passivierungsschicht 404 des elektronischen Bauelements 400 in einer schematischen Querschnittsansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Die Passivierungsschicht 404 kann ein Polymermaterial 404p und mehrere oberflächenterminierte Nanopartikel 404n aufweisen. Die oberflächenterminierten Nanopartikel 404n, die in der Passivierungsschicht 404 enthalten sind, können in dem Polymermaterial 404p eingebettet sein. Mit anderen Worten, das Polymermaterial 404p kann eine Matrix bilden, und die oberflächenterminierten Nanopartikel 404n sind in der Matrix enthalten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Passivierungsschicht 404 des elektronischen Bauelements 400 im Wesentlichen dicht sein. Als Beispiel kann eine Porosität (auch als Hohlraumanteil bezeichnet) der Passivierungsschicht 404 weniger als ca. 10%, zum Beispiel weniger als ca. 5%, zum Beispiel weniger als ca. 1%, betragen. Die Porosität kann das Verhältnis des Volumens von Hohlräumen zu dem Gesamtvolumen definieren.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das elektronische Bauelement 400 einen Halbleiterchip aufweisen oder ein solcher sein, und die Passivierungsschicht 404 kann eine Passivierungsschicht auf Chip-Ebene sein.
4C veranschaulicht ein oberflächenterminiertes Nanopartikel 404n in einer schematischen Querschnittsansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das oberflächenterminierte Nanopartikel 404n kann einen Kern 414 aufweisen, der von einer Hülle 424 (zum Beispiel von einer Oberflächenschicht) umgeben ist. Die Hülle 424 kann ein Material, das hydrophobe oder wasserabstoßende Eigenschaften aufweist, aufweisen oder daraus bestehen. Als Beispiel können die oberflächenterminierten Nanopartikel 404n eine Hexamethyldisilazan-Oberflächenterminierung (HMDS-Oberflächenterminierung), die die Hülle 424 bildet, aufweisen. Das den Kern 414 bildende Material kann Siliciumoxid (zum Beispiel SiO₂) oder irgendein anderes geeignetes Material aufweisen oder daraus bestehen.
Im Folgenden werden verschiedene Aspekte beschrieben, die sich auf den Halbleiterchip 100 und/oder die elektronischen Bauelemente 200, 300, 400, die oben beschrieben werden, beziehen.
Eine oder mehrere Ausführungsformen können Ionenbeweglichkeit in einer bzw. einem und/oder Feuchtigkeitsaufnahme einer Passivierungsschicht bzw. eines Passivierungsmaterial(s) (zum Beispiel Polyimid) reduzieren. Dies kann die Zuverlässigkeit von elektronischen Bauelementen, wie zum Beispiel elektronischen Leistungsbauelementen (zum Beispiel für Hochspannungsanwendungen), verbessern. Eine oder mehrere Ausführungsformen können Bauelement-Ausfallmechanismen, wie zum Beispiel Dendritbildung und/oder Korrosion von leitenden Schichten, die unter der Passivierungsschicht bzw. dem Passivierungsmaterial liegen, und/oder Risse in der Passivierungsschicht bzw. dem Passivierungsmaterial, verhindern oder zumindest wesentlich reduzieren. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen ist ein Ionengettermaterial in dem Matrixmaterial eines Passivierungsmaterials (zum Beispiel einer Imidmatrix) enthalten, das eine Diffusion von Metallionen (zum Beispiel Alkalimetallionen, wie zum Beispiel Natriumionen, Kaliumionen usw.) in dem Passivierungsmaterial reduzieren kann. Dies kann Korrosion und/oder Bildung von Dendriten in darunterliegenden leitenden Schichten (zum Beispiel Metallschichten), zum Beispiel Leiterbahnen (zum Beispiel Metallleitungen) verhindern oder zumindest wesentlich reduzieren. Bei einigen Ausführungsformen wird die Wahrscheinlichkeit von Rissbildung in der Passivierungsschicht durch die elastischen Eigenschaften des Passivierungsmaterials (zum Beispiel Imidmaterials) beseitigt oder zumindest wesentlich reduziert. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen ist das Ionengettermaterial in der Matrix des Polymermaterials (zum Beispiel Imids) in Form von Nanopartikeln enthalten, um die elastischen Eigenschaften und die Strukturierbarkeit des Polymermaterials aufrechtzuerhalten.
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen werden hydrophobe Nanopartikel verwendet, die die Wasseraufnahme und Diffusion von Feuchtigkeit in dem Polymermaterial (zum Beispiel Imid) stark reduzieren können.
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können hydrophile Nanopartikel mittels geeigneter Oberflächenterminierung, wie zum Beispiel Oberflächenterminierung mit HMDS (Hexamethyldisilazan) oder irgendeiner anderen Terminierungstechnik (basierend auf einer Plasmabehandlung, einem Grundierungsprozess usw.), hydrophobe Eigenschaften erhalten.
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können die Nanopartikel Phosphorsilikatglas (PSG), Borosilikatglas (BSG) und/oder Borphosphorsilikatglas (BPSG) aufweisen oder daraus bestehen.
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann ein elektronisches Bauelement mit erhöhter Zuverlässigkeit durch die Aufnahme von Nanopartikeln in einem Imid (Passivierung) erhalten werden, wobei die Nanopartikel die folgenden Eigenschaften besitzen: Gettern von Ionen sowie Verhindern der Aufnahme von Feuchtigkeit (mit anderen Worten Feuchtigkeitsabsorption).
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können einer Vorläuferlösung (zum Beispiel einer Imid-Vorläuferlösung) PSG- oder BPSG-Nanopartikel, die zum Beispiel eine Größe im Bereich von ca. 1 nm bis weniger als ca. 1000 nm (zum Beispiel weniger als 900 nm, zum Beispiel weniger als 500 nm), aufweisen, zugesetzt werden. Für eine weitere Modifikation ihrer Eigenschaften können die Nanopartikel mit einer oberflächenaktiven Substanz, wie zum Beispiel HMDS, behandelt werden, wodurch die Oberflächenenergie der Partikel geändert werden kann. Dies kann beispielsweise einerseits dazu verwendet werden, die Partikel in der Vorläuferlösung zu stabilisieren (um zum Beispiel eine Agglomeration und Sedimentation zu vermeiden) und andererseits, um die Wasseraufnahmeeigenschaften in der späteren Polymer-Nanopartikel-Zusammensetzung zu steuern oder positiv zu beeinflussen.
Die mit solchen Nanopartikeln (zum Beispiel unter Verwendung einer Ultraschallbadbehandlung dispergiert) beladene Lösung kann mittels Aufschleudern aufgebracht und mittels Fotolithografie im Front-End auf ähnliche Weise wie ein standardmäßiges Imid strukturiert werden. In diesem Zusammenhang kann die kleine Größe der Nanopartikel von Vorteil sein, da sie eine merkliche Störung des Imidrands im Vergleich zu der Verwendung von Mikropartikeln verhindern kann. Mögliche Bauelemente, in denen die Polymer-Nanopartikel-Zusammensetzung verwendet werden kann, könnten insbesondere elektronische Leistungsbauelemente (zum Beispiel Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs), Dioden oder dergleichen), bei denen durch Ionen (zum Beispiel Natriumionen usw.) verursachte Korrosion zu Zuverlässigkeitsausfällen führen kann, sowie Sensoren, bei denen die Ionen (zum Beispiel Natriumionen usw.) eine Drift von elektrischen Parametern verursachen können, beinhalten. Es können jedoch auch andere Vorrichtungen als Leistungsbauelemente oder Sensoren von der Polymer-Nanopartikel-Zusammensetzung profitieren.
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen wird ein anorganisches Füllmaterial in einer organischen Passivierung (zum Beispiel Imidpassivierung) verwendet, um Feuchtigkeitsaufnahme zu reduzieren und/oder Diffusion von Fremdionen (zum Beispiel Metallionen, zum Beispiel Alkalimetallionen wie beispielsweise Natriumionen, Kaliumionen usw.) durch die Passivierung zu reduzieren. Das anorganische Füllmaterial ist in Form von Nanopartikeln vorgesehen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Füllmaterial PSG (Phosphorsilikatglas) oder BPSG (Borphosphorsilikatglas) aufweisen oder daraus hergestellt sein. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Füllmaterial Aluminiumoxid, Boroxid und/oder Siliciumoxid aufweisen.
5A, 5B und 5C zeigen jeweils ein Halbleiterbauelement 500 in einer schematischen Querschnittsansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Halbleiterbauelement 500 kann eine oder mehrere integrierte Schaltungsstrukturen 502i aufweisen. Eine integrierte Schaltungsstruktur 502i kann zum Beispiel eine Diodenstruktur (zum Beispiel einen pn-Übergang), eine Transistorstruktur (zum Beispiel einen Leistungs-MOSFET, einen IGBT usw.), eine Kondensatorstruktur usw. aufweisen.
Das Halbleiterbauelement 500 kann eine oder mehrere Kontaktstrukturen 502c aufweisen, die ein oder mehrere Gebiete der integrierten Schaltungsstrukturen 502i kontaktieren. Die eine oder mehreren Kontaktstrukturen 502c können zum Beispiel eine Source, einen Drain, ein Gate usw. einer Transistorstruktur usw. elektrisch kontaktieren.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Halbleiterbauelement 500 eine oder mehrere Passivierungsschichten 504 aufweisen. Jede Passivierungsschicht 504 des Halbleiterbauelements 500 kann wie hier unter Bezugnahme auf die Passivierungsschicht 104 des Halbleiterchips 100 auf Chip-Ebene und/oder die Passivierungsschicht 204, 304, 404 des elektronischen Bauelements 200, 300, 400 beschrieben konfiguriert sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Passivierungsschicht 504 des Halbleiterbauelements 500 eine Kontaktstruktur 502c des Halbleiterbauelements 500 teilweise bedecken. Als Beispiel kann die Kontaktstruktur 502c ein oder mehrere Kontaktpads (zum Beispiel ein Aluminium-Kontaktpad, ein Kupfer-Kontaktpad, ein AlCu-Kontaktpad, ein Kontaktpad, das Ni/P/Pd, Au, Ag, NiMoP usw. aufweist) 512 aufweisen, und die Passivierungsschicht 504 kann mit einer Seitenwand des jeweiligen Kontaktpads 512 und/oder mit einem Teil einer Oberseite (die zum Beispiel von der integrierten Schaltungsstruktur 502i weg weist) des jeweiligen Kontaktpads 512 in direktem Kontakt stehen.
Wie in 5B veranschaulicht wird, kann die Kontaktstruktur 502c ein über das Kontaktpad 512 angeordnetes zusätzliches Kontaktpad 522 aufweisen. Das zusätzliche Kontaktpad 522 kann die Passivierungsschicht 504 teilweise bedecken. Beispielsweise kann die Passivierungsschicht 504 mindestens einen Teil eines oder mehrerer Metallkontakte des Halbleiterbauelements 500 bedecken.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Passivierungsschicht 504 eine Deckschicht sein, die eine Einebenen- oder Mehrebenenmetallisierungsstruktur eines Halbleiterbauelements 500 teilweise bedeckt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Passivierungsschicht 504 eine Zwischenschicht innerhalb einer Mehrebenenmetallisierungsstruktur eines Halbleiterbauelements 500 sein.
Wie in 5C veranschaulicht wird, kann die Passivierungsschicht 504 durch eine Verkapselungsschicht 506 bedeckt sein. Die Schichtdicke der Verkapselungsschicht 506 kann größer (zum Beispiel um mehr als einen Faktor von 2) als die Dicke der Passivierungsschicht 504 sein. Als Beispiel kann die Passivierungsschicht 504 ein Imid aufweisen, und die Verkapselungsschicht 506 kann Epoxid aufweisen. Die Verkapselungsschicht 506 kann eine oder mehrere Öffnungen zur elektrischen Kontaktierung der Kontaktpads 512, 522, zum Beispiel über Löthügel, Plattieren, Drahtverbindungen, Metallclips usw., aufweisen.
Wie in den 5A bis 5C veranschaulicht wird, können die integrierten Strukturen 502i über einen und/oder in einem Halbleiterteil 502 ausgebildet sein. Die Passivierungsschicht 504 kann zusätzlich einen Teil des Halbleiterteils 502 lateral neben den jeweiligen Kontaktstrukturen 502c bedecken.
6 zeigt ein Halbleiterbauelement 600 in einer schematischen Querschnittsansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Halbleiterbauelement 600 kann eine oder mehrere integrierte Schaltungsstrukturen 602i aufweisen (vgl. 5A). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Halbleiterbauelement 600 eine erste Passivierungsschicht 604a, eine zweite Passivierungsschicht 604b und eine oder mehrere Metallschichten 602 aufweisen. Die erste Passivierungsschicht 604a kann über die eine oder mehreren integrierten Schaltungsstrukturen 602i angeordnet sein. Die zweite Passivierungsschicht 604b kann über die erste Passivierungsschicht 604a angeordnet sein. Ferner können die eine oder mehreren Metallschichten 602 zwischen der ersten Passivierungsschicht 604 und der zweiten Passivierungsschicht 604b angeordnet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die integrierten Strukturen 602i über einen und/oder in einem Halbleiterteil 602 ausgebildet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Passivierungsschicht eines elektronischen Bauelements (zum Beispiel eine Passivierungsschicht eines Halbleiterchips auf Chip-Ebene) elektrisch isolierend sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Passivierungsschicht eines elektronischen Bauelements (zum Beispiel eine Passivierungsschicht eines Halbleiterchips auf Chip-Ebene) eine Schichtdicke im Bereich von ca. 1 µm bis ca. 30 µm aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Passivierungsschicht (wie zum Beispiel in den 5A bis 5C und 6 veranschaulicht wird) darin enthaltene Nanopartikel aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Nanopartikel im Wesentlichen homogen zumindest entlang der Dickenrichtung in der Passivierungsschicht verteilt sein. Als Beispiel kann eine Variation der mit einem vordefinierten Volumen (zum Beispiel 1 µm³) der Passivierungsschicht verbundenen Nanopartikeldichte weniger als ca. 20%, zum Beispiel weniger als ca. 10%, betragen
Im Folgenden werden verschiedene Beispiele bereitgestellt, die mit oben beschriebenen Ausführungsformen und Figuren in Beziehung stehen können.
Beispiel 1 ist ein Halbleiterchip 100, der Folgendes aufweist: eine Passivierungsschicht 104 auf Chip-Ebene, die ein Polymermaterial 104p und Nanopartikel 104n aufweist.
In Beispiel 2 kann der Halbleiterchip 100 von Beispiel 1 ferner eine Verkapselung aufweisen, die über die Passivierungsschicht 104 auf Chip-Ebene angeordnet ist.
In Beispiel 3 kann der Halbleiterchip 100 von Beispiel 2 ferner ein Gehäuse aufweisen, wobei die Verkapselung Teil des Gehäuses ist.
In Beispiel 4 kann der Halbleiterchip 100 von Beispiel 2 oder 3 ferner beinhalten, dass die Verkapselung ein Formmaterial aufweist.
In Beispiel 5 kann der Halbleiterchip 100 von einem der Beispiele 1 bis 4 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n dotierte Nanopartikel beinhalten.
In Beispiel 6 kann der Halbleiterchip 100 von einem der Beispiele 1 bis 5 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n eine Oberflächenterminierung aufweisen.
In Beispiel 7 kann der Halbleiterchip 100 von einem der Beispiele 1 bis 6 ferner beinhalten, dass die Passivierungsschicht 104 auf Chip-Ebene fotostrukturierbar ist.
In Beispiel 8 kann der Halbleiterchip 100 von einem der Beispiele 1 bis 7 ferner beinhalten, dass das Polymermaterial 104p eine Matrix bildet und die Nanopartikel 104n in der Matrix enthalten sind.
In Beispiel 9 kann der Halbleiterchip 100 von einem der Beispiele 1 bis 8 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n hydrophob sind.
In Beispiel 10 kann der Halbleiterchip 100 von einem der Beispiele 1 bis 9 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n eine hydrophobe Oberflächenterminierung aufweisen.
In Beispiel 11 kann der Halbleiterchip 100 von einem der Beispiele 1 bis 10 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n eine Hexamethyldisilazan-Oberflächenterminierung (HMDS-Oberflächenterminierung) aufweisen.
In Beispiel 12 kann der Halbleiterchip 100 von einem der Beispiele 1 bis 11 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n als Ionengetter konfiguriert sind.
In Beispiel 13 kann der Halbleiterchip 100 von einem der Beispiele 1 bis 12 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n als Wasserabweiser konfiguriert sind.
In Beispiel 14 kann der Halbleiterchip 100 von einem der Beispiele 1 bis 13 ferner beinhalten, dass das Polymermaterial 104p eines oder mehrere der folgenden Materialien beinhaltet: ein Silikonmaterial, ein Epoxidmaterial, ein Imidmaterial, Polybenzoxazol, Cycloten.
In Beispiel 15 kann der Halbleiterchip 100 von einem der Beispiele 1 bis 14 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n ein anorganisches Material aufweisen.
In Beispiel 16 kann der Halbleiterchip 100 von einem der Beispiele 1 bis 15 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Aluminiumoxid, Bornitrid, Siliciumnitrid, Siliciumoxid.
In Beispiel 17 kann der Halbleiterchip 100 von einem der Beispiele 1 bis 15 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n Nanopartikel aus mit Phosphor dotiertem Silikatglas (PSG-Nanopartikel) aufweisen.
In Beispiel 18 kann der Halbleiterchip 100 von einem der Beispiele 1 bis 15 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n mindestens eines von Folgendem beinhalten: Nanopartikel aus mit Borphosphor dotiertem Silikatglas, Nanopartikel aus mit Phosphor dotiertem Silikatglas und/oder Nanopartikel aus mit Bor dotiertem Silikatglas.
In Beispiel 19 kann der Halbleiterchip 100 von einem der Beispiele 1 bis 18 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n eine Größe im Bereich von ca. 1 nm bis weniger als ca. 1000 nm aufweisen.
In Beispiel 20 kann der Halbleiterchip 100 von einem der Beispiele 1 bis 19 ferner beinhalten, dass der Halbleiterchip 100 einen Leistungshalbleiterchip beinhaltet.
In Beispiel 21 kann der Halbleiterchip 100 von Beispiel 20 ferner beinhalten, dass der Leistungshalbleiterchip eines oder mehrere der folgenden Bauteile aufweist: eine Diode, einen Thyristor, einen Leistungs-Metall-Oxid-Feldeffekttransistor, einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate.
In Beispiel 22 kann der Halbleiterchip 100 von einem der Beispiele 1 bis 19 ferner beinhalten, dass der Halbleiterchip 100 einen Sensorchip beinhaltet. Als anderes Beispiel kann der Halbleiterchip 100 von einem der Beispiele 1 bis 19 ferner einen Logikchip, zum Beispiel eine Mikrosteuerung, einen Chip einer Chipkarte oder - allgemein - einen komplementären Metall-Oxid-Halbleiterchip (CMOS-Chip, CMOScomplementary metal-oxide-semiconductor) beinhalten.
In Beispiel 23 kann der Halbleiterchip 100 von einem der Beispiele 1 bis 22 ferner beinhalten, dass ein Gewichtsprozentanteil der Nanopartikel 104n in der Passivierungsschicht 104 auf Chip-Ebene größer als ca. 1% ist.
Beispiel 24 ist ein elektronisches Bauelement 200, das Folgendes aufweist: eine Passivierungsschicht 204, die ein Polymermaterial 104p und in dem Polymermaterial 104p eingebettete Nanopartikel 104n aufweist; und eine über die Passivierungsschicht 204 angeordnete Verkapselung 206.
In Beispiel 25 kann das elektronische Bauelement 200 von Beispiel 24 ferner beinhalten, dass das elektronische Bauelement 200 ein Halbleiterchip 100 ist und die Passivierungsschicht 204 eine Passivierungsschicht auf Chip-Ebene ist.
In Beispiel 26 kann das elektronische Bauelement 200 von Beispiel 24 oder 25 ferner ein Gehäuse beinhalten, wobei die Verkapselung 206 Teil des Gehäuses ist.
In Beispiel 27 kann das elektronische Bauelement 200 von einem der Beispiele 24 bis 26 ferner beinhalten, dass die Verkapselung 206 ein Formmaterial aufweist.
In Beispiel 28 kann das elektronische Bauelement 200 von einem der Beispiele 24 bis 27 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n ein anorganisches Material aufweisen, das mit einem oder mehreren Dotierstoffen dotiert ist.
In Beispiel 29 kann das elektronische Bauelement 200 von einem der Beispiele 24 bis 28 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n eine Oberflächenterminierung aufweisen.
In Beispiel 30 kann das elektronische Bauelement 200 von einem der Beispiele 24 bis 29 ferner beinhalten, dass die Passivierungsschicht 204 fotostrukturierbar ist.
In Beispiel 31 kann das elektronische Bauelement 200 von einem der Beispiele 24 bis 30 ferner beinhalten, dass das Polymermaterial 104p eine Matrix bildet und die Nanopartikel 104n in der Matrix enthalten sind.
In Beispiel 32 kann das elektronische Bauelement 200 von einem der Beispiele 24 bis 31 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n hydrophob sind.
In Beispiel 33 kann das elektronische Bauelement 200 von einem der Beispiele 24 bis 32 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n eine hydrophobe Oberflächenterminierung aufweisen.
In Beispiel 34 kann das elektronische Bauelement 200 von einem der Beispiele 24 bis 33 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n eine Oberflächenterminierung auf Hexamethyldisilazanbasis (HMDS-Basis) aufweisen.
In Beispiel 35 kann das elektronische Bauelement 200 von einem der Beispiele 24 bis 34 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n als Ionengetter konfiguriert sind.
In Beispiel 36 kann das elektronische Bauelement 200 von einem der Beispiele 24 bis 35 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n als Wasserabweiser konfiguriert sind.
In Beispiel 37 kann das elektronische Bauelement 200 von einem der Beispiele 24 bis 36 ferner beinhalten, dass das Polymermaterial 104p eines oder mehrere der folgenden Materialien beinhaltet: ein Silikonmaterial, ein Epoxidmaterial, ein Imidmaterial, Polybenzoxazol, Cycloten.
In Beispiel 38 kann das elektronische Bauelement 200 von einem der Beispiele 24 bis 37 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n ein anorganisches Material aufweisen.
In Beispiel 39 kann das elektronische Bauelement 200 von einem der Beispiele 24 bis 38 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Aluminiumoxid, Bornitrid, Siliciumnitrid, Siliciumoxid.
In Beispiel 40 kann das elektronische Bauelement 200 von einem der Beispiele 24 bis 38 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n Nanopartikel aus mit Phosphor dotiertem Silikatglas (PSG-Nanopartikel) beinhalten.
In Beispiel 41 kann das elektronische Bauelement 200 von einem der Beispiele 24 bis 38 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n mindestens eines von Folgendem beinhalten: Nanopartikel aus mit Borphosphor dotiertem Silikatglas, Nanopartikel aus mit Phosphor dotiertem Silikatglas und/oder Nanopartikel aus mit Bor dotiertem Silikatglas.
In Beispiel 42 kann das elektronische Bauelement 200 von einem der Beispiele 24 bis 41 ferner beinhalten, dass die Nanopartikel 104n eine Größe im Bereich von ca. 1 nm bis weniger als ca. 1000 nm aufweisen.
In Beispiel 43 kann das elektronische Bauelement 200 von einem der Beispiele 24 bis 42 ferner beinhalten, dass das elektronische Bauelement 200 ein elektronisches Leistungsbauelement beinhaltet.
In Beispiel 44 kann das elektronische Bauelement 200 von Beispiel 43 ferner beinhalten, dass das elektronische Leistungsbauelement eines oder mehrere der folgenden Bauelemente beinhaltet: eine Diode, einen Thyristor, einen Leistungs-Metall-Oxid-Feldeffekttransistor, einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate.
In Beispiel 45 kann das elektronische Bauelement 200 von einem der Beispiele 24 bis 42 ferner beinhalten, dass das elektronische Bauelement 200 ein Sensorbauelement beinhaltet.
In Beispiel 46 kann das elektronische Bauelement 200 von einem der Beispiele 24 bis 45 ferner beinhalten, dass ein Gewichtsprozentanteil der Nanopartikel 104n in der Passivierungsschicht 204 größer als ca. 1% ist.
Beispiel 47 ist ein elektronisches Bauelement 300, das Folgendes aufweist: eine Passivierungsschicht 304, die ein Polymermaterial 304p und in dem Polymermaterial 304p eingebettete dotierte Nanopartikel 304n aufweist.
In Beispiel 48 kann das elektronische Bauelement 300 von Beispiel 47 ferner beinhalten, dass das elektronische Bauelement 300 ein Halbleiterchip 100 ist und die Passivierungsschicht 304 eine Passivierungsschicht auf Chip-Ebene ist.
In Beispiel 49 kann das elektronische Bauelement 300 von Beispiel 47 oder 48 ferner eine Verkapselung aufweisen, die über die Passivierungsschicht 304 angeordnet ist.
In Beispiel 50 kann das elektronische Bauelement 300 von Beispiel 49 ferner ein Gehäuse aufweisen, wobei die Verkapselung Teil des Gehäuses ist.
In Beispiel 51 kann das elektronische Bauelement 300 von Beispiel 49 oder 50 ferner beinhalten, dass die Verkapselung ein Formmaterial aufweist.
In Beispiel 52 kann das elektronische Bauelement 300 von einem der Beispiele 47 bis 51 ferner beinhalten, dass die dotierten Nanopartikel 304n eine Oberflächenterminierung aufweisen.
In Beispiel 53 kann das elektronische Bauelement 300 von einem der Beispiele 47 bis 52 ferner beinhalten, dass die Passivierungsschicht 304 fotostrukturierbar ist.
In Beispiel 54 kann das elektronische Bauelement 300 von einem der Beispiele 47 bis 53 ferner beinhalten, dass das Polymermaterial 304p eine Matrix bildet und die dotierten Nanopartikel 304n in der Matrix enthalten sind.
In Beispiel 55 kann das elektronische Bauelement 300 von einem der Beispiele 47 bis 54 ferner beinhalten, dass die dotierten Nanopartikel 304n hydrophob sind.
In Beispiel 56 kann das elektronische Bauelement 300 von einem der Beispiele 47 bis 55 ferner beinhalten, dass die dotierten Nanopartikel 304n eine hydrophobe Oberflächenterminierung aufweisen.
In Beispiel 57 kann das elektronische Bauelement 300 von einem der Beispiele 47 bis 56 ferner beinhalten, dass die dotierten Nanopartikel 304n eine Hexamethyldisilazan-Oberflächenterminierung (HMDS-Oberflächenterminierung) aufweisen.
In Beispiel 58 kann das elektronische Bauelement 300 von einem der Beispiele 47 bis 57 ferner beinhalten, dass die dotierten Nanopartikel 304n als Ionengetter konfiguriert sind.
In Beispiel 59 kann das elektronische Bauelement 300 von einem der Beispiele 47 bis 58 ferner beinhalten, dass die dotierten Nanopartikel 304n als Wasserabweiser konfiguriert sind.
In Beispiel 60 kann das elektronische Bauelement 300 von einem der Beispiele 47 bis 59 ferner beinhalten, dass das Polymermaterial 304p eines oder mehrere der folgenden Materialien beinhaltet: ein Silikonmaterial, ein Epoxidmaterial, ein Imidmaterial, Polybenzoxazol, Cycloten.
In Beispiel 61 kann das elektronische Bauelement 300 von einem der Beispiele 47 bis 60 ferner beinhalten, dass die dotierten Nanopartikel 304n ein anorganisches Material aufweisen, das mit einem oder mehreren Dotierstoffen dotiert ist.
In Beispiel 62 kann das elektronische Bauelement 300 von einem der Beispiele 47 bis 61 ferner beinhalten, dass die dotierten Nanopartikel 304n eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Aluminiumoxid, Bornitrid, Siliciumnitrid, Siliciumoxid.
In Beispiel 63 kann das elektronische Bauelement 300 von einem der Beispiele 47 bis 61 ferner beinhalten, dass die dotierten Nanopartikel 304n Nanopartikel aus mit Phosphor dotiertem Silikatglas (PSG-Nanopartikel) aufweisen.
In Beispiel 64 kann das elektronische Bauelement 300 von einem der Beispiele 47 bis 61 ferner beinhalten, dass die dotierten Nanopartikel 304n mindestens eines von Folgendem beinhalten: Nanopartikel aus mit Borphosphor dotiertem Silikatglas, Nanopartikel aus mit Phosphor dotiertem Silikatglas und/oder Nanopartikel aus mit Bor dotiertem Silikatglas.
In Beispiel 65 kann das elektronische Bauelement 300 von einem der Beispiele 47 bis 64 ferner beinhalten, dass die dotierten Nanopartikel 304n eine Größe im Bereich von ca. 1 nm bis weniger als ca. 1000 nm aufweisen.
In Beispiel 66 kann das elektronische Bauelement 300 von einem der Beispiele 47 bis 65 ferner beinhalten, dass das elektronische Bauelement 300 ein elektronisches Leistungsbauelement beinhaltet.
In Beispiel 67 kann das elektronische Bauelement 300 von Beispiel 66 ferner beinhalten, dass das elektronische Leistungsbauelement eines oder mehrere der folgenden Bauelemente beinhaltet: eine Diode, einen Thyristor, einen Leistungs-Metall-Oxid-Feldeffekttransistor, einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate.
In Beispiel 68 kann das elektronische Bauelement 300 von einem der Beispiele 47 bis 65 ferner beinhalten, dass das elektronische Bauelement 300 ein Sensorbauelement beinhaltet.
In Beispiel 69 kann das elektronische Bauelement 300 von einem der Beispiele 47 bis 68 ferner beinhalten, dass ein Gewichtsprozentanteil der dotierten Nanopartikel 304n in der Passivierungsschicht 304 größer als ca. 1% ist.
Beispiel 70 ist ein elektronisches Bauelement 400, das Folgendes aufweist: eine Passivierungsschicht 404, die ein Polymermaterial 404p und oberflächenterminierte Nanopartikel 404n aufweist.
In Beispiel 71 kann das elektronische Bauelement 400 von Beispiel 70 ferner beinhalten, dass die Passivierungsschicht 404 eine Passivierungsschicht auf Chip-Ebene ist.
In Beispiel 72 kann das elektronische Bauelement 400 von Beispiel 70 oder 71 ferner eine Verkapselung aufweisen, die über die Passivierungsschicht 404 angeordnet ist.
In Beispiel 73 kann das elektronische Bauelement 400 von Beispiel 72 ferner ein Gehäuse aufweisen, wobei die Verkapselung Teil des Gehäuses ist.
In Beispiel 74 kann das elektronische Bauelement 400 von Beispiel 72 oder 73 ferner beinhalten, dass die Verkapselung ein Formmaterial aufweist.
In Beispiel 75 kann das elektronische Bauelement 400 von einem der Beispiele 70 bis 74 ferner beinhalten, dass die oberflächenterminierten Nanopartikel 404n ein mit einem oder mehreren Dotierstoffen dotiertes anorganisches Material aufweisen.
In Beispiel 76 kann das elektronische Bauelement 400 von einem der Beispiele 70 bis 75 ferner beinhalten, dass die Passivierungsschicht 404 fotostrukturierbar ist.
In Beispiel 77 kann das elektronische Bauelement 400 von einem der Beispiele 70 bis 76 ferner beinhalten, dass das Polymermaterial eine Matrix bildet und die oberflächenterminierten Nanopartikel 404n in der Matrix enthalten sind.
In Beispiel 78 kann das elektronische Bauelement 400 von einem der Beispiele 70 bis 77 ferner beinhalten, dass die oberflächenterminierten Nanopartikel 404n hydrophob sind.
In Beispiel 79 kann das elektronische Bauelement 400 von einem der Beispiele 70 bis 78 ferner beinhalten, dass die oberflächenterminierten Nanopartikel 404n eine hydrophobe Oberflächenterminierung aufweisen.
In Beispiel 80 kann das elektronische Bauelement 400 von einem der Beispiele 70 bis 79 ferner beinhalten, dass die oberflächenterminierten Nanopartikel 404n eine Hexamethyldisilazan-Oberflächenterminierung (HMDS-Oberflächenterminierung) aufweisen.
In Beispiel 81 kann das elektronische Bauelement 400 von einem der Beispiele 70 bis 80 ferner beinhalten, dass die oberflächenterminierten Nanopartikel 404n als Ionengetter konfiguriert sind.
In Beispiel 82 kann das elektronische Bauelement 400 von einem der Beispiele 70 bis 81 ferner beinhalten, dass die oberflächenterminierten Nanopartikel 404n als Wasserabweiser konfiguriert sind.
In Beispiel 83 kann das elektronische Bauelement 400 von einem der Beispiele 70 bis 82 ferner beinhalten, dass das Polymermaterial eines oder mehrere der folgenden Materialien beinhaltet: ein Silikonmaterial, ein Epoxidmaterial, ein Imidmaterial, Polybenzoxazol, Cycloten.
In Beispiel 84 kann das elektronische Bauelement 400 von einem der Beispiele 70 bis 83 ferner beinhalten, dass die oberflächenterminierten Nanopartikel 404n ein anorganisches Material aufweisen.
In Beispiel 85 kann das elektronische Bauelement 400 von einem der Beispiele 70 bis 84 ferner beinhalten, dass die oberflächenterminierten Nanopartikel 404n eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Aluminiumoxid, Bornitrid, Siliciumnitrid, Siliciumoxid.
In Beispiel 86 kann das elektronische Bauelement 400 von einem der Beispiele 70 bis 84 ferner beinhalten, dass die oberflächenterminierten Nanopartikel 404n Nanopartikel aus mit Phosphor dotiertem Silikatglas (PSG-Nanopartikel) aufweisen.
In Beispiel 87 kann das elektronische Bauelement 400 von einem der Beispiele 70 bis 84 ferner beinhalten, dass die oberflächenterminierten Nanopartikel 404n mindestens eines von Folgendem beinhalten: Nanopartikel aus mit Borphosphor dotiertem Silikatglas, Nanopartikel aus mit Phosphor dotiertem Silikatglas und/oder Nanopartikel aus mit Bor dotiertem Silikatglas.
In Beispiel 88 kann das elektronische Bauelement 400 von einem der Beispiele 70 bis 87 ferner beinhalten, dass die oberflächenterminierten Nanopartikel 404n eine Größe im Bereich von ca. 1 nm bis weniger als ca. 1000 nm aufweisen.
In Beispiel 89 kann das elektronische Bauelement 400 von einem der Beispiele 70 bis 88 ferner beinhalten, dass das elektronische Bauelement 400 ein elektronisches Leistungsbauelement beinhaltet.
In Beispiel 90 kann das elektronische Bauelement 400 von Beispiel 89 ferner beinhalten, dass das elektronische Leistungsbauelement eines oder mehrere der folgenden Bauelemente beinhaltet: eine Diode, einen Thyristor, einen Leistungs-Metall-Oxid-Feldeffekttransistor, einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate.
In Beispiel 91 kann das elektronische Bauelement 400 von einem der Beispiele 70 bis 88 ferner beinhalten, dass das elektronische Bauelement 400 ein Sensorbauelement beinhaltet.
In Beispiel 92 kann das elektronische Bauelement 400 von einem der Beispiele 70 bis 91 ferner beinhalten, dass ein Gewichtsprozentanteil der oberflächenterminierten Nanopartikel 404n in der Passivierungsschicht 404 größer als ca. 1% ist.
Beispiel 93 ist ein Halbleiterchip 100, der Folgendes aufweist: eine Passivierungsschicht 104 auf Chip-Ebene, die eine Polymer-Nanopartikel-Zusammensetzung aufweist, wobei die Polymer-Nanopartikel-Zusammensetzung eine Polymermatrix und in der Polymermatrix enthaltene oberflächenterminierte Nanopartikel aufweist.
Beispiel 94 verwendet eine Polymer-Nanopartikel-Zusammensetzung als Passivierungsmaterial auf Chip-Ebene in einem Halbleiterchip 100, wobei die Polymer-Nanopartikel-Zusammensetzung eine Polymermatrix und in der Polymermatrix enthaltene Nanopartikel aufweist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen besitzen die hier unter Bezugnahme auf die Beispiele 1 bis 94 beschriebenen Nanopartikel eine Partikelgröße von mindestens 10 nm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Gewichtsprozentanteil (Gew.-%) der Nanopartikel in dem jeweiligen Material (wie hier unter Bezugnahme auf die Beispiele 1 bis 94 beschrieben) größer als ca. 1%, zum Beispiel größer als ca. 2%, zum Beispiel größer als ca. 5%, zum Beispiel größer als ca. 8% sein. Der Gewichtsprozentanteil der Nanopartikel in dem jeweiligen Material kann jedoch kleiner als ca. 50% sein.
Obgleich die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden ist, sollte für den Fachmann auf der Hand liegen, dass darin verschiedene Änderungen an Form und Detail vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert wird, abzuweichen. Der Schutzumfang der Erfindung wird somit durch die angehängten Ansprüche aufgezeigt.

Claims

Halbleiterchip (100), der Folgendes umfasst: eine Passivierungsschicht (104) auf Chip-Ebene, die ein Polymermaterial (104p) und Nanopartikel (104n) umfasst.
Halbleiterchip (100) nach Anspruch 1, der ferner eine Verkapselung umfasst, die über die Passivierungsschicht (104) auf Chip-Ebene angeordnet ist.
Halbleiterchip (100) nach Anspruch 2, wobei die Verkapselung ein Formmaterial umfasst.
Halbleiterchip (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Nanopartikel (104n) dotierte Nanopartikel (304n) umfassen.
Halbleiterchip (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Nanopartikel (104n) eine Oberflächenterminierung aufweisen; vorzugsweise wobei die Nanopartikel (104n) eine Hexamethyldisilazan-Oberflächenterminierung umfassen.
Halbleiterchip (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Passivierungsschicht (104) auf Chip-Ebene fotostrukturierbar ist.
Halbleiterchip (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Polymermaterial (104p) eine Matrix bildet und die Nanopartikel (104n) in der Matrix enthalten sind.
Halbleiterchip (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Nanopartikel (104n) hydrophob sind.
Halbleiterchip (100) nach Anspruch 8, wobei die Nanopartikel (104n) eine hydrophobe Oberflächenterminierung aufweisen.
Halbleiterchip (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Nanopartikel (104n) als Ionengetter konfiguriert sind.
Halbleiterchip (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Polymermaterial (104p) eines oder mehrere der folgenden Materialien umfasst: ein Silikonmaterial, ein Epoxidmaterial, ein Imidmaterial, Polybenzoxazol, Cycloten.
Halbleiterchip (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Nanopartikel (104n) ein anorganisches Material umfassen.
Halbleiterchip (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Nanopartikel (104n) eines oder mehrere der folgenden Materialien umfassen: Aluminiumoxid, Bornitrid, Siliciumnitrid, Siliciumoxid.
Halbleiterchip (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Nanopartikel (104n) mindestens eines aus Folgendem umfassen: Nanopartikel aus mit Borphosphor dotiertem Silikatglas, Nanopartikel aus mit Phosphor dotiertem Silikatglas und/oder Nanopartikel aus mit Bor dotiertem Silikatglas.
Halbleiterchip (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Halbleiterchip (100) einen Leistungshalbleiterchip umfasst; wobei der Leistungshalbleiterchip vorzugsweise eines oder mehrere der folgenden Bauteile umfasst: eine Diode, einen Thyristor, einen Metall-Oxid-Feldeffekttransistor und einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate.
Halbleiterchip (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Halbleiterchip (100) einen Sensorchip umfasst.
Halbleiterchip (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei ein Gewichtsprozentanteil der Nanopartikel (104n) in der Passivierungsschicht (104) auf Chip-Ebene größer als ca. 1% ist.
Elektronisches Bauelement (200), das Folgendes umfasst: eine Passivierungsschicht (204), die ein Polymermaterial (104p) und in dem Polymermaterial (104p) eingebettete Nanopartikel (104n) umfasst; und eine über die Passivierungsschicht (204) angeordnete Verkapselung (206).
Elektronisches Bauelement (300, 400), umfassend: eine Passivierungsschicht (304, 404), die ein Polymermaterial (304p, 404p) und in dem Polymermaterial (304p, 404p) eingebettete Nanopartikel (104n) umfasst, wobei die Nanopartikel (104n) dotierte Nanopartikel (304n) sind und/oder wobei die Nanopartikel oberflächenterminierte Nanopartikel (404n) sind.
Verwendung einer Polymer-Nanopartikel-Zusammensetzung als ein Passivierungsmaterial auf Chip-Ebene in einem Halbleiterchip (100), wobei die Polymer-Nanopartikel-Zusammensetzung eine Polymermatrix und in der Polymermatrix enthaltene Nanopartikel (104n) umfasst.