DE2352329C3

DE2352329C3 - Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung

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Publication number: DE2352329C3
Application number: DE19732352329
Authority: DE
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1972-10-18
Filing date: 1973-10-18
Publication date: 1977-10-06

Description

,CO CO

R' NRN CO ''CO sehlußelekiruden (25, 28; W, 40), dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppen die spezielle Struktur

CO_x ,CO_x
/ Ar, '

/ / ^x CO
N--C

Ar,

CN

Il ο

-CO CO

Ar₁ ■- N Ar, N

CO * CO

aufweisen und die Reste An und Arj vom Benzol, Diphenylether, Naphihalin, Diphenylsulfon und >,ο Di-(phenoxyphenyl)-sulfon abgeleitete Gruppen und die Reste Ar₂ und Ar.) vom Benzol, Diphenylether und Benzophenon abgeleitete Reste sind.

2. Halbleiterbauelement nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Reste An und An vom Diphenylether abgeleitete Gruppen, der Rest Ar₂ eine vom Benzol abgeleitete Gruppe und der Rest Ar₄ eine vom Benzophenon abgeleitete Gruppe sind.

3. Halbleiterbauelement nach Anspruch !,gekennzeichnet durch eine Polyimidharz-Schicht (24), erhalten durch Polykondensation von 5 Mol-% 4,4'-Diaminodiphcnyläther-3-carbonsäureamid, 45 Mol-% 4,4'-Diaminodiphenyläther. 25 Mol-% Pyro· mellitsäuredianhydrid und 25 Moi-% 3,3',4,4'-Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid.

4. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine zwischen der SiOrSchicht (23) und der Polyimidharz-Schicht (24) eingefügte Grundierung (36) aus einem organischen Material, wie eine Aminosilanverbindung oder eine Epoxysila η verbindung.

5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundierung (36) auch zwischen den Anschlußelektroden (25, 28; 39, 40) und der Polyimidharz-Schicht (24) aufgebracht ist.

6. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Dicke der Polyimidharz-Schicht (24) von 2 bis 15 μηι.

7. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes nach einem der Ansprüche I bis 6, bei dem eine Polyimidharzlösung auf die SiOrSchicht aufgebracht wird, wobei sich die Vorrichtung zum Aufbringen der Lösung und der Halbleiterkörper relativ zueinander drehen, bei dem die Lösung durch Erwärmen ausgehärtet wird, bei dem die Polyimidharz-Schicht und die SiOrSchicht geätzt werden, so daß öffnungen für die Anschlußelektroden gebildet werden und bei dem Elcktrodenmetall innerhalb der Öffnungen abgelagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (20) beim Aufbringen der Lösung gedreht wird, daß die Polyimidharz-Schicht (24) mit einem Saueistoffplasma geätzt wird und daß das Elektrodenmetall unter Drehung des Halbleiterkörpers (20) aufgedampft oder aufgestäubt wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes nach Anspruch 5, bei dem eine Polyimidharzlösung auf die SiO₂-Schicht aufgebracht und durch Erwärmen ausgehärtet wird, bei dem die gebildete Polyimidharz-Schicht geätzt wird, hei dem in der SiO₂-Schicht öffnungen für die Anschlußelektroden gebildet werden und bei dem Elektrodenmetall innerhalb der öffnungen abgelagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst in der SiOrSchicht (23) öffnungen für die Anschlußelektroden (39, 40) gebildet werden, daß dann das Elektrodenmetall auf die SiO₂-Schicht (23) aufgebracht und so geätzt wird, daß über die Oberfläche der SiOj-Schicht (23) überstehende Elektroden (39, 40) mit trapezförmigem Querschnitt entstehen, daß dann die Oberfläche der SiO₂-Schicht (23) und der Elektroden (39, 40) grundiert und auf die Grundierung (36) die Polyimidharz-Schicht (24) aufgebracht wird und daß anschließend die Polyimidharz-Schicht (24) mit einem Sauerstoffplasma gleichmäßig so weit abgetragen wird, bis die obere horizontale Fläche der Elektroden (39,40) in der Ebene der Oberfläche der Polyimidharz-Schicht (24) freiliegt.

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit einer auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers liegenden SiO₂-Schicht und einer über der SiO₂-Schicht liegenden Schutzschicht aus einem Polyimidharz mit

'25 52

Ι$;ΐϋμΐΊ!|>|!ι.'!1 der allgemeinen Struktur

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IV N R N

co co

in der ilie RcMl· R' mid R ;ιι <miaIiseho Resie sind, mill mil durch die SiOj-Schicht und durch clic Polyimidhar/ Seh ich I hu Γ clic Oberfläche des I lalbleiterkörpers In ι !durchgreifenden Anschlußelektroden.

Die Polymiidhar/Sehicht Jieni sowohl dem Schul/ des I lalbleiterbauelemeules ills auch der vollautomatisehen Verlötung der Ansclilußdriihlc. Hei diesem Vorgang wird das beschichtete· liaiielcment zunächst /in- Herstellung der Lotperlen in ein Bad mil dem gescnmolzenun Lot getaucht. Di'· !'olyimiclhiiiv-Schicht da: I sich weder bei diesem Tauehen noch beim spateren Aufschmelzen der l.otperlen weder hinsichllieh ihrer chemischen noch hinsichtlich ihrer mechanischen, noch hinsichtlich ihrer elektrischen Kenndaten verändern.

Kin Halbleiterbauelement der genannten Art isi aus der DT-AS 17 64 977 bekannt. Die Polyimidharz-Schieht wird selbst bei sehr dünner Ausbildung in einem Bail aus geschmolzenem Blei-Zinn-Lot, also bei einer Loltcmperatiir von etwa 180 bis 200'C, nicht angegriffen und bleibt gut auf der Si(').>-Schichl haften. Bei der Verwendung von Loten mil höherer Schmelztemperatur, insbesondere bei Loten mii einer Schmelztemperatur von über etwa .350"C, werden jedoch die elektrischen Kenndaten der Polyimidhar" hieht des bckannien I lalbleiierbauelementes um GrölJenordnungen verschlechtert. Dies führt bei dem Bauelement zu einer spürbaren Erhöhung des Leckstroms und beispielweise bei Transistoren zu einer spürbaren Verkleinerung des Verstärkungsfaktors. Außerdem ist

is die dielektrische I >r^: \ hschlaiilcsligkcil der im bekaiin ich Halbleiterbauelement veiλ\ cn.lcieii Polyiniidhar/ Schichl bereils bei Raumtemperatur mit Wertet /wischen etwa 210 bis JOO V/μιιι mehl all/u groß.

Liner Automatisierung der Herstellung der Dr-ihtaii Schlüsse stehen außerdem die Miniaturisierungsbestre bungen auf dem Gebiet der HalbleiterbauclemeiiH entgegen. Die in gebräuchlichen Ihilbleiterbauelemen leu zur Herstellung der Drahtanschlüsse /;ir Verfügung stehenden Llektrodenoberflächen weisen einen Durch messer im Hereich von etwa 60 bis 100 μιη auf Angesichts der aus technischen und wirtschaftlicher Gründen angestrebten Verkleinerung der Oberflächenabmessungen von Halbleiterbauelementen könnte eine Vergrößerung der Anschlußelektrodenoberfliiche nut dadurch erreicht weiden, daß diese über das Anschluß fenster hinaus auf die äußere Isolatorschicht des Halbleiterbauelenienies hinaus ausgedehnt wird. Die gebräuchlichen Werkstoffe für diese Isolatorschichten einschließlich der aus der DT-AS 17 64 977 bekannter Polyimidharze, weisen jedoch so ungünstige dielektrische und bzw. oder thermische Kenndaten auf, daß sich eine solche Vergrößerung der Anschlußelektrodenober· fläche aus kapazitiven Gründen verbietet.

Angesichts dieses Standes der Technik liegt eier Lrfindung die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterbauelement der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Drahtanschlüsse auch bei hohen Lot- oder Schweißtemperaturen mit relativ einfachen Massenproduktionsgerälen ohne Beeinträchtigung der elektrischen Kenndaten des Bauelementes herstellbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Halbleiterbauelement der eingangs genannten Art vorgeschlagen, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Baugruppen die spezielle Struktur

CO\ ,CO s

/ / N-C

Ar, N-Ar₁-N

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C-- N

Il ο χ /CO_x
Ar, N-

aufweisen und die Reste Ar; und Arj vom Benzol. Diphenyläthcr, Naphthalin, Diphenylsulfon und Di-(phenoxyphenyl)-sulfon abgeleitete Gruppen und die so Reste Ai"2 und Ar.i vom Benzol, Diphenyläther und Benzophenon abgeleitete Reste sind.

Dieses Halbleiterbauelement kann auch Löttemperaturen im Bereich von 300 bis 450⁰C, mitunter auch höheren Temperaturen, ausgesetzt werden, ohne daß seine elektrischen oder die dielektrischen Eigenschaften seiner Polyimidharz-Schicht beeinträchtigt werden.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispiclen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt ho

Fig. I einen gebräuchlichen Planartransistor,

Fig. 2 bis 2b ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und seine Herstellung,

F i g. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung

Fig. 4 bis 4b ein drittes Ausführungsbcispiel der 6s Erfindung und dessen 1 lerstellung,

Fig. 5 bis 5c ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung und dessen Herstellung und Fig. 6 in graphischer Darstellung die Produktionsausbeute bei der Aiischlußherstellung als Funktion der Dicke der Polyimidharz-Schicht.

Zum besseren Verständnis der Erfindung ist in der Fig. I zunächst ein gebräuchlicher Planartransistor mit einem Kollektorsubstrat 1, einer Basis 2, einem Emitter .3 und einer Isolatorschicht 4 gezeigt. In Anschlußfenstern, die in der Isolatorschicht 4 geöffnet sind, sind eine Basiselektrode 5 und eine Emitterelektrode 6 angeordnet, an denen der Basisanschlußdraht 7 und der Emitteranschlußdraht 8 befestigl sind. Der Durchmesser der Elektroden 5 und 6 liegt, wie vorstehend ausgeführt, gebräuchlicherweise im Bereich von 60 bis 100 μηι. Bei Siliciumhalbleiterbauelementen ist die Isolatorschicht gebräuchlicherweise eine SiOj-Schicht, die aus technischen und wirtschaftlichen Gründen nicht wesentlich dicker als etwa I μηι ist. Eine Vergrößerung der zu Anschliißzwecken zur Verfugung stehenden Oberfläche der Elektroden 5 und 6 über den Durchmesser der Fenster hinaus auf die Oberfläche der Isolatorschicht ruft Störkapazitäten zur Basis und zum Emitter hervor.

Der gleiche Effekt tritt bereits bei der in F i g. 1 gezeigten Lotverteilung bei der Anschlußherstellung auf. Die daraus resultierenden Nachteile werden durch die Erfindung behoben, ohne daß auf eine relativ große Anschlußelektrodenoberfläche, die Grundlage der Massenfertigung ist, verzichtet zu werden braucht.

Als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 ein Planartransistor gezeigt. Ein n-Si-Substrat dient als Kollektor. Im Substrat ist in Planartechnik eine p-leitende Basis 21 und in dieser ein η-leitender Emitter 22 ausgebildet. Die Oberfläche des Substrats 20 ist mit einer SiO₂-Schicht 23 und diese mit einer Polyimidharz-Schicht 24 bedeckt. Die Polyimidharz-Schichi 24 ist 5 μηι dick. Durch eine Öffnung in der Polyimidharz-Schicht 24 und der SiO₂-Schicht 23 greift eine Basisanschlußelektrode 25 durch beide Schichten auf den Basisbereich des Transistors durch. Die Basiselektrode 25 besteht aus zwei Metallschichten. Die erste Metallschicht liegt auf der Oberfläche der Transistorbasis und stellt die Verbindung zwischen dieser und der zweiten Metallschicht 27 her, die sich zum Teil bis auf die Oberfläche der Polyimidliarz-Schicht 24 erstreckt. In gleicher Weise besteht auch eine Emitterelektrode 28 aus einer ersten Metallschicht 29 und einer zweiten Metallschicht 30. Auf den Oberflächen der Elektroden sind ein Basisanschlußdrahl 31 bzw. ein Emitteranschlußdraht 32 befestigt.

Der in Fig. 2 gezeigte Transistor wird wie folgt hergestellt·. Der Basisbereich 21 wird durch Eindiffundicrcn von Bor in d;is n-Si-Substrat 20 ausgebildet. Der Emitter 22 wird durch Eindiffundicren von Phosphor in tlcn bordolicrtcn Bereich hergestellt. Anschließend wird die SiO₂-Schicht 23 mit dem Basisanschlußfenster und dem Emilteranschlußfcnslcr aufgebracht. Als erste Metallschicht für die Anschlußclektroden werden die Aluminiumschichtcn 26 und 29 in die Fenster eingebracht (F i g. 2a). Anschließend werden die Oberflächen der SiOiSchicht 23 und der Aluminiiimschichten 26 und 29 mil einer 5 μιη dicken Polyimidharz-Schichi 24 überzogen. Auf die Polyimidliarz-Schicht 24 wird eine Metallmaske 3.3 aufgebracht, in der an den über den Aluminiumschichtcn 26 und 29 liegenden Stellen Fender 34 und 35 geöffnet sind (F i g. 2b). Anschließend wird die Polyimidharz-Schicht 24 durch diese Fenster 34 und .35 hindurch so entfernt, daß die Oberflächen der Aluminiumschichtcn 26 und 29 freiliegen. Nach Entfernen der Maske 33 wird das zweite Elcktrodcnmctall 27 bzw. 28 in der in I'ig. 2 gezeigten Ausbildung unter Herstellung eines elektrischen Koniaklcs zu den lichte

Aluminiiimschichten aufgebracht. Die so hergestellter Anschlußclektroden 25 und 28 erstrecken sich auch aul die Oberfläche der Polyimidharz-Schicht 24 und steller so eine genügend große Oberfläche zum Aufschweißer oder Auflöten der Anschlußdrähte 31 und 32 zui Verfügung. Aufgrund der hervorragenden und aucr unter Löttemperatur nicht verschlechterten dielektrischen Eigenschaften der Polyimidschicht 2 weist das ir F i g. 2 gezeigte Halbleiterbauelement keine Streukapazitäten zwischen den Anschlußelektroden und deir Halbleiter auf.

Die Polyimidharz-Schicht 24 wird zunächst in Form einer Vorpolymeren-Lösung aufgebracht. Eine solche Vorpolymerenlösung wird beispielsweise durch Vor· kondensieren eines wie folgt zusammengesetzten Gemisches erhalten:

Nichtflüchtige Bestandteile:

4,4'-Diaminodiphenyl-

äther-3-carbonsäureamid 5 Mol-%

4,4'-Diaminodiphenyläther 45 Mol-%

Pyromellitsäure-dianhydrid 25 Mol-% S.S'^'-Benzophenontetracarbon-

säuredianhydrid 25 Mol-%

Lösungsmittelbestandteile:

N-Methyl-2-pyrrolidon 50 Gew.-%

Ν,Ν-Dimethylacetoamid 50 Gew.-°/o

Konzentration

der nichtflüchtigen Stoffe 20 Gew-%

Viskosität der Lösung etwa 300 cP

Wird diese Vorpolymerlösung nach dem Schleuderverfahren bei einer Rotordrehzahl von 5000min-' aufgebracht, so wird eine Polyimidharz-Schicht mil einer Dicke von I μιη erhalten. Diese Dicke kann durch eine Veränderung der Viskosität der Vorpolymerlösung, durch eine Änderung der Konzentration der nichlflüchtigen Bestandteile, durch eine Änderung der Drehzahl des Rotors oder thrch Kombination dieser Maßnahmen eingestellt werden. |e nach den Erfordernissen des Einzelfalls können so Polyimidharz-Schichien im Größenordnungsbereich von I bis 10 μιη hergestellt werden. Die Dicke der Polyimidharz-Schichl beträgt vorzugsweise ca. 5 μιη.

Nach dem Aiispolymerisieren der vorstehend angeliihricn Vorpolymerlösung wird ein Polyimidhar/ auf der SKVSchichl gebildet, das Baugruppen der folgenden Struktur besit/i:

co -\ co

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co ^ c ^scoil

(ID

Diis Öffnen von I ensiern in der l'olviinidluiiv-Schicht erl'olgl vorzugsweise iintiT Verwendung eines Sauer stol'fplasmas. Bei Verwendung eines 0,7-kW-Plasinas mil einem SaueislolTparlialdnick von 0,8 uibar und einem Voluinenslrom von t l/inin wird eine 5 μηι dicke l'olyimklhaiy. Schicht nach IO min vollständig abgeät/l. Dk¹Si¹ AlziliiiiiT kann durch eine Änderung des SauersloUvolunieiiMroins, des SaiiersloHpartiaklnieks geprägten I loehfrci|ucnzli'istung

und h/,w, oder der
IMIIgL-SIi¹IIi weiden.

Dii das Plasmaätzen unter Verwendung einer Mclallmaske 1) erfolgt, im darauf /u achten, daß die Maske entweder deutlich dünner als die untersten Mekirodcnuielallscliiehlen 26 und 29 ausgebildet ist oder aus einem Werkstoff besieht, der durch ein Lösungsmittel abgelöst werden kann, das die Eleklm-

dcnmetallschichten 26 und 29 nicht angreift. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel bestehen sowohl die Elektrodenschichten 26 und 29 als auch die Maske 33 aus Aluminium. Die Maske ist 0,4 μηι dick, während die Elektrodenmetallschichten 26 und 29 1 μπι dick sind. Unter diesen Verhältnissen kann die Maske 33 vollständig abgelöst werden und bleiben gleichzeitig die Elektrodenmetallschichten 26 und 29 in ausreichender Dicke stehen.

Es ist nicht erforderlich, daß die beiden Metallschichten ein und derselben Elektrode aus verschiedenen Metallen bestehen. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel bestehen auch die zweiten Elektrodenmetallschichten 27 und 30 aus Aluminium. Sie werden durch Aufdampfen einer Aluminiumschicht auf die Oberfläche der Polyimidharz-Schicht 24 und in deren geöffnete Anschlußelektrodenfenster hinein und anschließendes selektives Ätzen der Aufdampfschicht hergestellt. Um zu gewährleisten, daß die relativ tiefen Fenster in der Polyimidschicht 24 beim Aufdampfen des Aluminiums auch gleichmäßig und vollständig ausgefüllt werden, wird das Halbleitersubstrat 20 während des Aufdampfens vorzugsweise gedreht.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 3 gezeigt. Dieser Transistor entspricht im wesentlichen dem in F i g. 2 gezeigten Transistor und unterscheidet sich von diesem dadurch, daß zwischen der SiO₂-Schicht 23 und der Polyimidharz-Schicht 24 eine Haftvermittlerschicht 36 eingefügt ist. Der Haftvermittler enthält Alkoxysilangruppen zur Vermittlung einer chemischen Bindung zu anorganischen Werkstoffen als auch Aminogruppen und bzw. oder Epoxygruppen zur Vermittlung chemischer Bindungen zur Polyimidharz-Schicht.

Als Werkstoff für die Haftvcrmittlerschicht 36 können handelsübliche Aminosilane in Form von Lösungen mit Konzentrationen von 0,05 bis 20 Gew.-% dienen. Vorzugsweise wird eine lgew.-%ige lsopropanollösung von N-/J-(Aminoälhyl)-)'-arninopropyl-methyldimclhoxy.siian zur Herstellung der Haftvermittlerschicht 3b verwendet. Die aufgetragenen Lösungen werden in gebräuchlicher Weise etwa 30 min bei 100⁰C getrocknet.

Diis in der F ig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von den in den F i g. 2 und 3 gezeigten Au.sfiihriingsbeispieleii im wesentlichen dadurch, daß die liasisclekt'ode 25 und die Emitterelektrode 28 aus nur jeweils einer Metallschicht bestehen.

Ik-i der Herstellung der in Fig. 4 gezeigten Struktur wird nach dem Trockiien der· I lallvermitllerschicht 36 die zuvor beschriebene Vorpolymerlösung des PoIyiinidliaiv.es aufgebracht, bei '00"C getrocknet und anschließend t h hei H)O¹C gehärtet. Die Polyimklhaiz Schicht ist H j im tlu-k. Aul diese I'olyimidliiirz-Scliicht 24 wird dann eine Aluniiniiiiiiinaskc .Vl mit Fenstern 14 und 53 über dem Basislicrcicli bzw. dem Luiitterbercieh ausgebildet (Ii):.-Ia). Durch Plasmaätzen werden dann durch die Maskcuöl'fnungeii M und .15 hindurch Fenster in der PolyiniidhaiY.schiehi bis auf die Oberfläche der SiO.. Schicht geöffnet. Durch das l'lasmaillzeii wird also auch cm l'ensler in der Aminosilari I liiftvcrniittlei ■ schicht Jd geöffnet, t Inter Verwendung der so geöffneten Fenster in der I'nlyiinidliarz-Schicht wird dann auch in der freiliegenden SiO; Schicht unter Verwendung gebräuchlicher Ätzmittel, beispielsweise einer fluor wassers toll sauren Aminen in mfluoikllösung. ein l'ensler geöffnet. Auf diese Weise sind schließlich ■.Im'.¹Ii die gesamte Schichistniktiir liiiidiirehgreil'ende Anschlußkontaktfenster 37 für die Basis und 38 für den Emitter geschaffen. Nach Ablösen der Aluminiummaske 33 wird durch Kathodenzerstäubung eine Aluminiumschicht aufgebracht, die auch die Fenster vollständig und unter Herstellung eines elektrischen Kontaktes zur Basis und zum Emitter füllt. Die Aluminiumschichl wird dann unter Ausbildung der Anschlußelektrodenflächen selektiv geätzt. Die Anschlußdrähte 31 und 32 werden dann durch Heißpressen oder Ultraschallschweißen

ίο aufgeschweißt. Dabei hält selbst die relativ dicke Polyimidharzschicht relativ hohen Schweißtemperaturen im Bereich von 45O⁰C ohne eine Verschlechterung ihrer dielektrischen Kenndaten stand. Weder tritt eine Rißbildung noch eine Abnahme der Durchbruchspannung auf.

In der F i g. 5 ist schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ebenfalls am Beispiel eines Planartransistors dargestellt. Die Basiselektrode 25 und die Emitterelektrode 28 bestehen je aus einem im Querschnitt im wesentlichen trapezförmigen Metallsteg 39» 40, der an seinem Fuß den elektrischen Kontakt zur Basis bzw. zum Emitter herstellt und dessen obere Stirnfläche in der Oberfläche der Polyimidharz-Schicht 24 freiliegt und dort elektrisch leitend mit Anschlußplättchen 41, 42 verbunden ist. Die Haftvermittlerschicht ist nicht nur zwischen die SKVSchicht 23 und die Polyimidharz-Schicht 24 eingefügt, sondern umschließt auch die mit der Polyimidharz-Schicht in Berührung stehenden Seitenflächen der Elektrodenstege 39,40.

Bei der Herstellung dieses Rauelementes wird in der Weise verfahren, daß die Substratoberfläche zunächst mit einer SiOa-Schicht bedeckt wird, in der dann Fenster zur Basis und zum Emitter geöffnet werden. Auf diese

is Struktur wird eine 5 μηι dicke Aluminiumschicht niedergeschlagen. Durch selektives Ätzen werden die in Fig.5a gezeigten Elcktrodenstege 39 und 40 auf der Basis und dem Emitter ausgebildet. Die erhaltene Struktur wird auf ihrer gesamten Oberfläche mit einer Aminosilan-Haftvermittlerschicht 36 überzogen. Auf diese Schicht wird dann in der beschriebenen Weise unter Drehung der Halbleiterstruktur eine schließlich 6 μηι dicke Polyimidharzschicht aufgebracht (Fig. 5b). Durch Ätzen mit einem Sauerstoffplasma wird die

_4S erhaltene Struktur gleichmäßig so weit abgetragen, bis die oberen Stirnflächen der Elektrodcnstcge 39, 40 in der Oberfläche der Polyimidharz-Schicht 24 freiliegen. Die erhaltene Struktur wird schließlich mit Aluminium bedampft und unter Ausbildung der Anschlußplättchen

.,ο 41, 42 selektiv geätzt. Nach Befestigen der Anschlußdrähte .11 und 32 wird die in Fig. 5 gezeigte Struktur erhalten.

Um eine möglichst gute Oberflächenausbildung zu gewährleisten, wird die Polyimidharz.-Schidit 24 vor-

,s zugsweisc so dick ausgebildet, daß sie die mit dem Haftvermittler beschichteten Elektruileustege gut be deckt.

Hie PolyimidluiiY-Seliiclit 24 besteht vorzugsweise aus einem Polymer der allgemeinen chemischen Formel

,„ I. in der Λιί eine Diplieiiylätliergruppe, Ar.· einen ilciizolnng, Ar₁ eine Diphenylätlicrgnippe und Ai.₍ eine licn/opliciiongruppc bedeuten.

Die Polyiniidluirz-Scliichl 24 kann stau mil einem Sauersloffplasma auch chemische selektiv geätzt

<_1S werden. Nach dem Auftragen der Vorpolymerlüsiing und einer Wärmebehandlung des nassen Überzugs von einer Stunde bei IbO¹¹C wird das Lösungsmittel der Hi'Schichtung weitgehend verdampft, ohne daß das

Polyimid bereits, voll ausgehärtet ist. In diesem noch nicht auskondensierten Zustand läßt sich die Schicht mit 40- bis 80gew.-°/biger Hydrazinlösung gut ätzen. Durch eine anschließende Wärmebehandlung von jeweils einer Stunde bei 200"C und anschließend 30O⁰C wird das Polyimid vollständig ausgehärtet und weist die gleichen Eigenschaften auf wie die in einem Prozeß durchgehä'rtete und durch das Sauerstoffplasma geätzte Polyimidharz-Schicht.

Als Elektrodenmaterial in Verbindung mit der Polyimidharz-Schicht können neben Aluminium auch andere Werkstoffe, insbesondere Titan, Molybdän, Gold, Silber, Kupfer, Chrom und Platin sowie Legierungen dieser Metalle, verwendet werden.

Die Polyimidharz-Schicht hat vorzugsweise eine Dicke von 2 bis 15 μπι. Aus Gründen der mechanischen Festigkeit beim Herstellen der Drahtanschlüsse sollte die Schichtdicke mindestens 2 μίτι und aus Gründen der Ätzbarkeit nicht mehr als 15 μηι betragen. Aus wirtschaftlichen Erwägungen wird eine Dicke für die Polyimidharz-Schicht im Bereich von 3 bis ΙΟμηι vorzugsweise eingehalten. Der Grund hierfür ist der F i g. 6 zu entnehmen. Bei der automatischen Fertigung beträgt die Produktionsausbeute der Drahtanschlußstufe bei einer Polyimidharz-Schicht von 2 μητι nur 50%, während sie bei einer Schichtdicke von 3 μπι bereits praktisch 100% beträgt.

Statt der zuvor beschriebenen Aminosilane als Haftvermittler können auch Epoxysilane verwendet werden, vorzugsweise ß-(3,4-Epoxycyclo-

hexyl)-äthyl-trimethoxysilan und y-Glycidoxypropyl-trimethoxysilan.

Zum Beleg äes verbesserten Temperaturverhaltens der elektrischen Kenndaten von Halbleiterbauelementen mit der erl'indungsgemäßen Polyimidharzschicht wurden in Vergleichsversuchen zwei Serien von Planartransistoren der in Fig. 2 gezeigten Struktur hergestellt. Prüflinge einer Serie A haben eine Polyimid-Schicht mit Baugruppen der Formel 11, während Prüflinge einer Serie B eine Polyimidharz-Schicht mit Baugruppen der folgenden Formel enthalten:

Gemessen werden die Stromverrtärkungsfaktoren der Prüflinge, also jeweils das Verhältnis des Kollektor-Stroms zum Basisstrom. Die in der beschriebenen Weise identisch hergestellten Prüflinge werden zunächst bei Raumtemperatur, dann nach einer Wärmebehandlung von 60 min bei 350°C, dann nach einer anschließenden Wärmebehandlung von IC min bei 450°C und schließ-Hch nach einer sich daran anschließenden Wärmebehandlung von 3 min bei 500⁰C gemessen. Die entsprechenden Werte betragen für die Prüflinge A gemäß der Erfindung 58%, 58%, 60% und 59%. Die Vergleichswerte für die Prüflinge B betragen 57%, 57%, 18% und 8% Die Ergebnisse zeigen, daß das Halbleiterbauelement der Erfindung erforderlichenfalls auch noch bei 500°C verdrahtet werden kann, während beim Vcrgleichsbauelement beim Verdrahten Temperaturen von höchsten? 300 bis 350°C verwendet werden sollten.

Außerdem wurden an den beiden genannten Polyimidharz-Schichten in einer Schichtdicke von je 1 μιτ die Durchschlagspannungen bei Raumtemperatur gemessen, nachdem die Prüflinge jeweils 5 h bei 250, 350 400 und 450⁰C wärmebehandelt wurden. Die Durch· Schlagfestigkeiten für die Polyimidharz-Schichlen, wit sie im Halbleiterbauelement der Erfindung verwende! werden, betragen in Einheiten von V/μηι 420, 425, 410 390 und 340. Die gleichen Werte für die Vergleichspriiflinge betragen 260,280,285,200 und 50.

Hierzu -I Matt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Halbleiterbauelement mit einer auf eier Oberfläche des Halbleiterkörpcrs liegenden SiO..-Schicht und einer über der SiOrSchicht liegenden Schiitz-

in der die Reste R' und R aromatische Reste sind und mit durch die SiO_.-Schicht (23) und durch die Polyimidhiirz-Schicht (24) auf die Oberfläche des I lalbleiterkörpers (20) hindurchgreifenden Anschicht aus einem Polyimiden/ mit Baugruppen der allgemeinen Struktur