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Gedruckte Isolationsschicht fuer Leistungshalbleitergehaeuse

IP.com Disclosure Number: IPCOM000173744D
Original Publication Date: 2008-Sep-11
Included in the Prior Art Database: 2008-Sep-11
Document File: 5 page(s) / 454K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Bei der Herstellung von Leistungshalbleitern ist es notwendig, Isolationsschichten (dielektrische Schichten) mit geringen Strukturbreiten, d.h. kleiner 100 µm, und hoher Praezision herzustellen. Eine durchgaengige, loecherfreie Isolationsschicht unter gleichzeitiger Einhaltung der Kontaktlochgeometrie konnte mit Druckverfahren bisher nicht erreicht werden. Eine Prinzipskizze einer Substrat-Chip-Anordnung, auf die Isolier- und Leiterstrukturen aufgebracht werden sollen, ist in Abbildung 1 dargestellt. Als neuartige Loesung zum oben beschriebenen Problem wird im Folgenden vorgeschlagen, zunaechst um die Kontaktstellen des Chips eine duenne Polymerschicht aufzutragen, um im Nachhinein auf die Substrat-Chip-Anordnung mittels eines Druckverfahrens eine flaechige Isolierschicht unter gleichzeitiger Einhaltung der lateralen Genauigkeit aufbringen zu koennen. Zu diesem Zweck koennen geeignete Polymerloesungen verwendet werden, wobei die entsprechende Strukturierung allein durch den Auftragsprozess, z.B. Tintenstrahldrucken oder Dip Pen Nanolithography, erreicht werden kann („Additiv-Verfahren“). Das Aushaerten des Polymermaterials kann anschliessend auf dem (profilierten) Substrat erfolgen, um die gewuenschten thermomechanischen und dielektrischen Eigenschaften der Schicht zu erreichen.

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Gedruckte Isolationsschicht fuer Leistungshalbleitergehaeuse

Idee: Dr. Manfred Mengel, DE-Regensburg

Bei der Herstellung von Leistungshalbleitern ist es notwendig, Isolationsschichten (dielektrische Schichten) mit geringen Strukturbreiten, d.h. kleiner 100 µm, und hoher Praezision herzustellen. Eine durchgaengige, loecherfreie Isolationsschicht unter gleichzeitiger Einhaltung der Kontaktlochgeometrie konnte mit Druckverfahren bisher nicht erreicht werden. Eine Prinzipskizze einer Substrat-Chip-Anordnung, auf die Isolier- und Leiterstrukturen aufgebracht werden sollen, ist in Abbildung 1 dargestellt.

Als neuartige Loesung zum oben beschriebenen Problem wird im Folgenden vorgeschlagen, zunaechst um die Kontaktstellen des Chips eine duenne Polymerschicht aufzutragen, um im Nachhinein auf die Substrat-Chip-Anordnung mittels eines Druckverfahrens eine flaechige Isolierschicht unter gleichzeitiger Einhaltung der lateralen Genauigkeit aufbringen zu koennen. Zu diesem Zweck koennen geeignete Polymerloesungen verwendet werden, wobei die entsprechende Strukturierung allein durch den Auftragsprozess, z.B. Tintenstrahldrucken oder Dip Pen Nanolithography, erreicht werden kann ("Additiv-Verfahren"). Das Aushaerten des Polymermaterials kann anschliessend auf dem (profilierten) Substrat erfolgen, um die gewuenschten thermomechanischen und dielektrischen Eigenschaften der Schicht zu erreichen.

In einem Ausfuehrungsbeispiel wird eine ringartige Polymerstruktur um die Kontaktstellen des Chips herum aufgebracht, wodurch die Kontaktstellen so minimal und genau wie moeglich mit einem Dielektrikum umfasst werden koennen (Abbildung 2). Dies kann beispielsweise durch das gezielte Bedrucken mit einem fluorhaltigen Polymer oder anderen Auftragsverfahren aus der Gas-, Fluessig-, oder Plasmaphase erfolgen. Alternativ kann auch ein hydrophobes, apolares Loesungsmittel fein verteilt aufgedruckt werden. Diese aufgetragenen Strukturen dienen sowohl der Einstellung der Benetzungseigenschaften als auch als Aetzschutz fuer den nachfolgenden Prozess.

Fuer eine bessere Benetzung mit der isolierenden Polymerschicht wird die zu benetzende Oberflaeche mit einer geeigneten Aetzloesung oder mittels einer Plasmabehandlung angeaetzt (Abbildung 3). Lochstrukturen in der Polymerflaeche, die zu Kurzschluessen fuehren koennen, koennen damit vermieden und die Haftfaehigkeit der Polymerschicht am Substrat verbessert werden. Neben hoher elektrischer Durchschlagfestigkeit nach dem Aushaerten soll die geeignete Polymerloesung hohe Reinheit und gute Hafteigenschaften auf dem Substrat aufweisen sowie zur besseren Verarbeitung eine geringe Viskositaet haben.

Die Polymerloesung wird schliesslich mittels eines Druckprozesses bis zu den Raendern der Kont...