DE1771131C - Verfahren zum Aufbringen einer Schutz schicht aus Glas mit Offnungen - Google Patents

Description

nung herstellen zu können, In manchen Füllen wird das Metall auf Teile einer schützenden und isolierenden Oxydschicht in der Form von Streifen niedergeschlagen, deren Enden Anschlußbereiche bilden, die nahe der Peripherie des Geräts angeordnet sind, wobei diese Ansehlußberciche im allgemeinen ralativ groß gestaltet sind, um die Herstellung äußerer elektrischer Verbindungen durch Löten od. dgl. zu erleichtern. Bei einem derartigen Geriit wird vorzugs-

bei der Erfindung um die Erzeugung von Löchern in io weise eine Glasschicht auf der ganzen Außenfläche einer Glasschicht, die dazu dient, die Außenfläche des Geräts angebracht, wobei nur ein relativ großer eines elektronischen Geräts und insbesondere eines Anschlußbereich exponiert bleibt. Halbleitersgeräts oder -apparates hermetisch abzu- Bisher war es üblich, ein Ätzmittel, beispielsweise

schließen. Flußsäure, zur Entfernung des Glases in dem ver-

Die Erfindung soll nachstehend mit besonderer lic- 15 hältnismäßig großen Anschlußbereich zu verwenden zugnahme auf Halblciierapparale beschrieben werden. und dadurch diese Bereiche freizulegen. Diese Ätz-Doch ist leicht einzusehen, daß sie in keiner Weise tcehnik erfordert die Bildung eines Musters aus lichtauf die Verwendung an solchen Apparaten be- empfindlichem, polyrncrisierbarem Material auf der .schränkt und das crfindungsgemäße Verfahren in Außenfläche des Geräts, um nur diejenigen Bereiche weitem Umfange überall dort brauchbar ist, wo 20 des Glases zu exponieren, die entfernt werden sollen.

Dies wird dadurch erreicht, daß ausgewählte Teile des polyrnerisierbaren Materials photochemisch polymerisiert mikI die nicht polymerisierten Bereiche

durch Anwendung eines geeigneten Lösungsmittels

Glasschichlen verlangt werden, welche sie durch dringende Löcher aufweisen, um bestimmte, darunterliegende Teile des mit dem Glas überzogenen Gegenstandes freizulegen. In dieser Beschreibung

sollen unter Halbleiterapparaten diskrete Halbleiter- 25 entfernt weiden. Die Verwendung eines derartigen nnoulnungcn verstanden werden, beispielsweise Ätzmittels hat wesentlich dazu beigetragen, daß in Dioden oder Transistoren, oder auch Unterlagen der Fertigung die Ausschußziffer immer verhältnisotler Trügerkörper, auf welchen diskrete Halbleiter- mäßig hoch lag, weil durch das Ätzmittel nützliche anordnungen montiert werden sollen, ferner inte- Bereiche der Halbleiteranordnung angegriffen wurgrieile Schaltungen von Mikroininiaturabmessungen, 30 den, insbesondere dadurch, daß dort, wo das Glas in denen eine Vielzahl von llalbleiteranordnungen zu entfernen war, die ätzende Wirkung sich zu tief odei anderen elektronischen oder elektrischen Korn in die nützlichen Bereiche erstreckte. Ein anderes ponenien auf einem Trägerköiper angebracht sind. Veifahren, bei dem die Ätzungen vermieden werden, Im Hinblick auf die Empfindlichkeit von Halbleiter- besteht dann, den metallenen Vcibindungsbereichen anordnungen in bezug auf die /erstörenden Wir- 35 eine relativ große Höhe zu geben, sodann eine Glaskungen der Atmosphäre oder anderer Veriinrcini- schicht aufzubringen, die die so geschaffenen Metall· gungcn, denen sie ausgesetzt werden können, ist es hügel oder -buekel als auch die übrige Oberfläche allgemein wünschenswert und in den meisten !'allen der Halbleiteranordnung vollständig überdeckt, und sogar notwendig, den Ilalblcitcrappaiat in einen hierauf das Glas durch Läppen der Außenfläche zu hermetisch abgeschlossenen Behälter einzuschließen 40 entfernen, um die Hügel oder Buekel freizulegen, oder durch andeie Mittel zu schützen, beispielsweise Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

hermetisch abdichtende und elektrisch isolierende besseres Verfahren zur Erzeugung der Löcher in den Schichten aus Siliziumdioxyd oder Glas, das auf Glasschichlen zu schaffen.

solche Außenflächen des Apparates haftend aiifge- Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zubracht wird, wo dessen kritische Teile der Gefahr 45 gründe, ein verbessertes Verfahren zur Bildung von ausgesetzt sind, mit der Atmosphäre oder anderen Löchern in Glasschichten zu schaffen, die an der Quellen von Verunreinigungen in Berührung zu Außenfläche von Halbleiteranordnungen haftend ankommen. Da es notwendig ist, an den Halbleiter- gebracht sind.

apparat andere, außerhalb befindliche Schaltungen Schließlich zielt die Erfindung darauf ab, ein vernier elektrische Komponenten anzuschließen, müs- 50 bessertes Verfahren zur Erzeugung von Löchern in

sen Öffnungen vorgesehen werden, die die schützenden Isolierschichten durchdringen und durch welche die nötigen elektrischen Verbindungen zu den jeweils gewünschten, darunterliegenden Bereichen herge- ;icllt werdri; könncn. Als typist lies Beispiel für eine Halbleiteranordnung sei ein planarcr Ti.insistoi genannt, bei dein der Emitter, die Basis iiiui der KnI-l.'kiüi sämtlich auf einer gemeinsamen Außenfläche eines Halbleiterkörpers angeordnet sind. In diesem

Glasschichten zu schaffen, bei dem es nicht notwendig ist, Ätzmittel zu verwenden.

Erfindungsgemäß werden die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben und die damit erstrebten Vorteile dadurch erzielt, daß auf der Außenfläche des mit dem Glas überzogenen Gegenstandes Bereiche aus polymerisierbarein Mateiial geschaflen weiden, und zwar dort, v/o ein I och in der GIa:'.-schichl erzeugt werden soii, worauf eier in Betracht

Falle ist die gemeinsame Außenfläche im allgemeinen ßo kommende Hereich polymerisiert wird, bi'ispiels-

init einer schützenden und isolierenden Oxydsdiii und außerdem mit einer darüberliegendcn Außenschicht aus Glas versehen. Um leitende Verbindungen /um Emitter, zur Basis und zum Kollektor herstellen zu können, werden in tier O.-.ydschichl und der Glassctiichl Löcher geschaffen, in denen Metall niedergeschlagen wird, um getrennte· Verbindungen zu den jeweiligen Bereichen der Halbleiteranord-

wcise auf pliotoclienüschein Wege. Diese Bereiche aus polynierisierbaiern Material sollen, nachdem sie polymerisiert worden sind, nachstehend als »polymerische« Bereiche bezeichnet werden. Nachdem an den in Beirachi kommenden Stellen polymerisrlic Bereiche gebildet worden sind, wird auf tue jian/e Außenfläche einschließlich der polymerischen Bereiche Glas niedergeschlagen. Das Glas oberhalb der

polyniurischcn Bereiche wird sodann mittels einer von zwei Methoden entfernt. Bei der ersten Methode wird eine Lösung verwendet, die das polymerische Material auflöst, so daß dieses Material sieh lockert und zugleich mit dem darüberliegenden Glasteil entlernt werden kann. Bei dieser Methode wird das Glas nicht durch chemische Wirkung zwischen dem Glas und der Lösung entfernt, sundein durch die Reaktion zwischen der Lösung und der polymerischen Flüche. Uei der zweiten Methode wird der ganze mit di.ni ülas überzogene Gegenstand einschließlich der polymerischen Bereiche auf eine Temperatur erhitzt, die hinreicht, um eine Ausdehnung ties Polymers zu bewirken. Die Dehnung des pulymerischen Materials hat zur Folge, daß das darüberliegende Glas abplatzt, worauf das darunterliegende polymerische Material durch irgendein übliches Reinigungsverfahren entfernt werden kann.

Die Eilindung sei im einzelnen beispielsweise an Hand tier Zeichnungen näher erläutert. Hs zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht eines planarcn Transistors, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie I-I in Fig. 1 und F i g. 3 bis 6 entsprechende Querschnitte duroh tlin Transistor nach Fig. 1 nach Linie I-I zur Vcranscliaiilichimg weiterer aufeinanderfolgender Verfahrensschritlc, svie sie erfindungsgeniäß angewendet werden.

Wie erwähnt, soll this Verfahren nach der Erfindung insbesondere in Verbindung mit einem planaren Transistor erläuieri werden, wie er in der Zeichnung dargestellt ist, obwohl es auf tier Hand liegt, das Verfahren nach tier F.rfindung nicht ausschließlich zur Verwendung an derartigen Geräten beschränkt ist. In Fig. I und 2 ist ein planarer Transistor dargestellt, tier von einem Halbleiterkörper gebildet whd. der beispielsweise aus Sili/um besteht. Dieser Tiaiisistor hat einen Kollektorbereich, der aus der Hauptmasse, ties Halbleiterkörper gebildet wird, einen Uasisbereieh 4, der sieh an eine Außenfläche des (lalbleiterkörpers 2 unmittelbar anliegend anschließt und somit vom Kollcktorhercich umschlossen wird, sowie aus einem Emitieiheieich 6, tier an der gleiche·,! Außenfläche wie die rtasisregion ungeordnet ist und von ihr umschlossen wird. Wie aus der Zeichnung erkennbar ist, haben tier Kollektorbereich, der Basisbereich und der Einitterbereich sämtlich Außenflächen, die an ein und derselben Außenfläche des I lalbleiterkörpers 'ingenrdnet sind. Die übcrgaugsfläehcu zwischen dem Kollektor und tier Basis und zwischen der Basis und dem Emitter enden somit sämtlich an ein und derselben Außenfläche. Auf dieser gemeinsamen Außenfläche des Ilalbleiterkörpers 2 ist eine überdeckende Schicht 8 ν tu gesehen, beispielsweise aus Siliziumdioxyd, die mit der Außenfläche des Halbleiterkörpers haftend vi.'ib'iü.len ist. Bekanntermaßen wird in der Ferti-ΐ',ιιιΐ;· !iii.· Sili/.iumdioxydschiehl durch Diffusion ties Basis!', u ielis und Emitterbereichs benutzt und auf der Außenfläche intakt gelassen, um diese Bereiche und insbesoiuL'ie. die Übergangsflächeu innerhalb ties ^r>f naibu-iteikürpcrs /u schützen. Um Verbindungen zu tion verschiedenen Bereichen des Transistors zu sclialfeu, werden Öllnungeii durch tue Siliziumdioxydschicht H eizeugt, um Teile der Bereiche tier Basis, tics Emitters und des Kollektors in irgendeiner gewünschten geometrischen Gestalt freizulegen. Metall, beispielsweise Aluminium, wird dann jiiif die Oberfläche der Oxydschicht 8 durch die darin gesehallenen öffnungen aufgedampft, so daß es mit den darunterliegenden Bereichen in Berührung gelangt, wie dies erwünscht ist. Da der Emitterbereich und der Basisbereich meist von extrem kleiner Größe sind, wird meist gleichzeitig Metall so aufgedampft, daß es sich über die Oxydschieht 8, von deren öffnungen ausgehend, bis in die Randbereiche der Oberfläche des Halbleiterkörpers erstreckt, wodurch relativ große Fliicheiiberuiclie niedergeschlagenen Metalls für Anschlußzwecke geschalTen werden. So wird im Beispiel nach Fig. 1 eine relativ große Anschlußlläche 12 für den Emitterbereich 6 geschalten, die aus einem Stück mit einem Metallstreifen 12' und einem Kontakt 1.2" am Emitterbereich 6 besteht. In entsprechender Art wird eine relativ große Basisveibindungslläehe 10 geschallen und mit dem Basiskontakt 10" durch einen Streifen 10' verbunden. Fig. 1 zeigt außerdem eine verbindende Fläche 14 für ilen Kolleklorbercich 2. Ein zusätzlicher Anschlußbereich 14' kann gleichfalls vorgesehen werden, wie dies manchmal wünschenswert ist.

Das Verfahren nach der Erfindung ist insbesondere brauchbar für den Fall, daß eine überdeckende Schutzschicht aus Glas auf der Außenfläche des Transistors nach Fig. 1 und ?. in Verbindung mit den Auschlußfläehen 10, 12 und 14 vorgesehen wird, die durch Löcher in dem Glas zwecks Schaltung äußerer Anschlüsse nach außen offenliegen.

Gemäß. Fig. 3 wird ein dünner Film 16 aus polymerisierbarem Material zunächst auf der ganzen Außenfläche der Halbleiteranordnung vorgesehen. Im typischen Fall kann dieses Material aus irgendeinem der lichtempfindlichen Harze bestehen, die in der Industrie als »pholoresisliv« bezeichnet werden. Ein phoioresistives Material ist in Verbinduni' mit dem Verfahren nach tier Erfindung insbesondere wünschenswert, da es lichtempfindlich ist und bequem mittels Belichtung durch eine Maske in irgendein gewünschtes Muster unnielormt werden kann. Ein geeignetes photosensitives, polyinerisierbares Material für diesen Zweck sind Polyvinylalkohol, feiner auf dem Markt wohlbekannte Produkte, wie »Kodak Photo Resist (KPR) otl.-r «Kodak Thin Film Resist« (KTFR)- Was eine genauere Besclueibung von lichtempfindlichen polymerischeu Materialien betrifft, the beim Verfahren nach der Erfindung anwendbar sind, so sei Bezug genommen auf das Lehrbuch »Light-Sensitive Systems« von J.Kosar (John Wiley & Sons, Inc., N.Y., 1065), S. 140 ff. Bei Belichtung erfährt der photoresistive Film eine chemische Veränderung, so daß die nicht belichteten Teile durch ein Lösungsmittel aufgelöst werden können, das die belichteten Teile nicht auflöst und auch nicht anderweitig auf sie einwirkt. Die belichteten Teile bleiben daher an Ort und Stelle, während die nicht belichteten Teile durch die Wirkung des Lösungsmittels entfernt werden.

Beim uäelisten Verfahrensschritl. <t''r \:-. F i ιι. 4 veranschaulicht ist, werden nicht belichtete Ί -,··.U- des photoresistivcn Films 16 überall di>:t von tier iibeifläche der Halbleiteranordnung i-nifernl, während belichtete Teile ties poiymerisohen Films oberhalb tier Verbiiulungsllächeii KK 12 und 14 bes'ehenbleiben. Ein geeignetes, typisches Lösimgsmiliel für diesen Zweck ist Methyl Äthyl Keton, ferner Trichloräthyleii oder Kodak Metal Etch Resist Developer (KMERD).

Gemäß Fig. 5 wird eine Schicht 18, 18' und IK" aus Glas, beispielsweise durch Aufdampfen oder Aufsprühen von Glas, auf die gesamte Außenfläche der Halbleiteranordnung aufgebracht, einschließlich der Mctallverbindungsstreifen 10' und 12' und der photoresistiven oder polymerischen Bereiche 16, die sich auf den Verbindungsflächen 10, 12 und 14 befinden.

Der nächste Schritt besteht darin, das Glas 18' und 18" oberhalb der Verbindungsflächen 10, 12 und 14 zu entfernen. Dies geschieht dadurch, daß die Anordnung in eine Lösung getaucht wird, die das darunterliegende polymerisierte Material 16 auflöst. Eine geeignete Lösung für diesen Zweck kann eines der obengenannten Lösungsmittel für nichtpolymerisiertes Material sein, wobei zu bedenken ist, daß längere Zeiten nötig sind, um auf das polymerisierte Material einzuwirken und es zum Zweck der Entfernung aufzulösen, eine Wirkung, die auch durch Anregung gesteigert werden kann. Im allgemeinen vermag die Lösung diese polymerisierten Bereiche 16 trotz des sie bedeckenden Glasüberzuges auf zwei verschiedene Weisen zu erreichen. Da das Glas auf den Transistor oben aufgedampft worden ist, ist wenig oder überhaupt kein Glas auf die seitlichen Flächen niedergeschlagen worden. Infolgedessen können die Seitenflächen des polynierischcn Bereichs 16 von dem polymerischen Lösungsmittel erreicht und erfaßt werden, um diese polymerischen Bereiche zu entfernen und dadurch die darüberliegenden Glasbereiche 18' und 18" zu befreien. Es wurde außerdem gefunden, daß, wenn Glas auf eine polymerische Substanz aufgesprüht wird, die Oberfläche des Glases oberhalb solcher Bereiche unzusammenhängend oder porös ist und runzelig erscheint. Diese Porosität und das Auftreten von Runzeln rührt davon her, daß Glas einen Dehnungskoeffizienten hat, der sich vom Dehnungskoeffizienten polymerischen Materials wesentlich unterscheidet. Die Lösung ist daher in der Lage, das Glas zu durchdringen und das darunterliegende polymerische Material zu erreichen und es aufzulösen, so daß die Verbindung des Glases mit diesem Material gelöst wird.

An Stelle der vorstehend beschriebenen Lösungsmethode kann die in Fig. 5 dargestellte Halbleiteranordnung in einen Ofen gebracht und auf eine Temperatur erhitzt werden, die bewirkt, daß das polymerisierbare Material polymerisiert wird, und zwar vorzugsweise bis zu einem Punkt, bei dem es verkohlt. Bei einer derartigen Erhitzung dehnt sich das polymerische Material schnell und sprengt tatsächlich durch mechanische Wirkung die darüberliegende Glasschicht von der Oberfläche ab. Erhitzt man das polymerische Material bis zur Verkohlung, so wird seine Entfernung durch gewöhnliche Säuberungsverfahren erleichtert, beispielsweise durch Spülen und Bürsten in Wasser.

Es wurde gefunden, daß das Verfahren nach der Erfindung besonders wirksam ist, wenn die Dicke des polymerischen Materials unterhalb der Glasschicht, bezogen auf die Dicke der darüberliegenden Glasschicht, nicht zu dünn ist. Vorzugsweise ist die Schicht aus polymerischem Material mindestens halb so dick wie die Glasschicht. In einem typischen Beispiel wurde eine polymerische Schicht von etwa 3 bis 4 Mikron Dicke in Verbindung mit einem Glasfilm von etwa 6 bis 7 Mikron Dicke verwendet. Werden dünnere polymerische Filme benutzt, so kann die darüberliegende Glasschicht noch immer ίο durch die erfindungsgemäßen, oben beschriebenen Verfahren entfernt werden, was jedoch erheblich längere Behandlungszeiten erfordert.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aufbringen einer Schutzschicht aus Glas mit diese durchdringenden öffnungen, die den zu schützenden Gegenstand von außen zugänglich machen, insbesondere in Verbindung mit Halbleiteranordnungen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) auf der Außenfläche des zu schützenden Gegenstandes (2, 4, 6) wird ein Film (16) aus polymerisierbarem Material aufgebracht,

der in Form und Abmessung den herzu

stellenden öffnungen in der Glasschicht (18) entspricht;

b) anschließend wird eine den zu schützenden Gegenstand (2, 4, 6) überdeckende Glas-

schicht (18) aufgebracht;

c) daraufhin wird der Film (16) aus polymerisierbarem Material durch Herauslösen oder Erhitzen entfernt, worauf schließlich derjenige Teil der Glasschicht (18) mechanisch entfernt wird, der das polymerisierbare Material (16) überdeckte.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Film (16) aus polymerisierbarem Material mindestens halb so dick ist wie die Glasschicht (18).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein lichtempfindliches polymerisicrbares Material verwendet wird, das auf die ganze zu schützende Fläche des Gegenstandes (2, 4, 6) als Film (16) aufgebracht und hierauf teilweise belichtet wird, worauf die nicht belichteten Teile, die sich an den Stellen der zu bildenden öffnung oder der zu bildenden öffnungen befinden, entfernt werden, um die darüber befindlichen Bereiche der Glasschicht (18) mechanisch ablösen zu können.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zu schützende Gegenstand (2,4,*6) erhitzt wird, so daß die Teile des Films (16), die unterhalb der zu bildenden öffnung oder der zu bildenden öffnungen Hegen, sich ausdehnen und den darüber befindlichen Bereich der Glasschuht (1.8) absprengen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen