Sistema y procedimiento de recubrimiento de protección ambiental.

Un conjunto (160) de placa de circuito que comprende:

una placa (161) de circuito que tiene una superficie exterior;

una pluralidad de componentes eléctricos (146a, 146b, 146c) discretos fabricados cada uno independientementeentre sí, estando cada componente eléctrico (146a, 146b, 146c) discreto acoplado a la superficie exterior de la placade (161) circuito;

una primera capa dieléctrica protectora (150) superpuesta a la superficie exterior y los componentes eléctricos(146a, 146b, 146c) discretos, cubriendo totalmente la primera capa dieléctrica protectora (150) los componenteseléctricos (146a, 146b, 146c) discretos;

una segunda capa dieléctrica (156) superpuesta a la primera capa dieléctrica protectora (150), teniendo lasegunda capa dieléctrica (156) un grosor en el intervalo de aproximadamente 5 nm a 200 nm (50 a 2000 angstrom),cubriendo totalmente la segunda capa dieléctrica (156) los componentes eléctricos (146a, 146b, 146c) discretos; yun agente de acoplamiento entre la primera capa dieléctrica protectora (150) y la segunda capa dieléctrica (156).

Sistema y procedimiento de recubrimiento de protección ambiental

Campo técnico de la divulgación La presente divulgación se refiere en general a recubrimientos de protección ambiental y, más en particular, a un sistema de recubrimiento de protección ambiental y al procedimiento para fabricarlo.

Antecedentes de la divulgación Los dispositivos de circuitos con componentes eléctricos que se forman integralmente sobre un sustrato y los conjuntos de placa de circuito que comprenden dispositivos activos y pasivos han gozado de gran aceptación debido a la amplia variedad de usos que pueden proporcionar. Los usos de estos dispositivos de circuito y conjuntos de placa de circuito pueden incluir aplicaciones donde el funcionamiento en un ambiente protegido no está disponible fácilmente, es costoso y/o limita el rendimiento del sistema. Para este tipo de aplicaciones, se pueden emplear técnicas de pasivación tales que el rendimiento eléctrico de los componentes mejora y se pueden proteger los componentes del dispositivo de circuito contra contaminantes nocivos tales como humedad, partículas o impurezas iónicas, tales como las producidas a partir de gases a base de sodio o cloro, elementos o compuestos. Estas técnicas permiten eliminar costosos empaquetados o recintos herméticos y permiten empaquetar las funciones del circuito más próximas, permitiendo así mayores densidades de empaquetado, menores pesos y un rendimiento a mayor frecuencia. Adicionalmente, los conjuntos de placa de circuito que usan metalización de estaño son proclives a la formación de filamentos de estaño que se pueden agravar por la humedad y la tensión de metalización. Los recubrimientos conformados convencionales exclusivamente a base de materiales poliméricos han tenido un éxito limitado. Se pueden encontrar ejemplos de técnicas anteriores en el documento WO 2005/020343, donde se sellan un transistor de película fina y una capa semiconductora mediante un gas de material sellante depositado sobre al menos una porción de la capa semiconductora a través de un patrón de una máscara de apertura, en el documento EP 1732149, donde se aplica una capa de barrera que comprende un polímero, un antioxidante y un material inorgánico particulado a un transistor de película fina para proteger el transistor de efectos ambientales adversos tales como la exposición a la luz, el oxígeno y/o la humedad, y en el documento US 6956283, donde se protege un dispositivo de sistema microelectromecánico de daños físicos, químicos o eléctricos durante el/los grabado (s) de extracción u otras etapas de fabricación del empaquetado.

Sumario de la divulgación La presente invención proporciona un conjunto de placa de circuito de acuerdo con la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se definen realizaciones preferentes.

Breve descripción de los dibujos Resultará evidente una comprensión más completa de las realizaciones de la divulgación a partir de la descripción detallada, tomada junto con los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una vista en planta lateral de una realización de un dispositivo de circuito integrado que incorpora un sistema de pasivación de acuerdo con la enseñanzas de la presente divulgación;

la figura 2 es un diagrama de flujo que muestra varias acciones que se pueden realizar para fabricar la realización de la figura 1;

la figura 3 es una tabla resumen de diversos ejemplos a nivel de oblea de la presente divulgación;

las figuras 4A a 4D son vista en planta laterales mostradas durante diversas fases de fabricación del dispositivo de circuito de la figura 1 que se pueden fabricar de acuerdo con las enseñanzas de la divulgación;

las figuras 5A y 5B son una vista de corte en perspectiva de una realización de un sistema de capa de pasivación para un conjunto de circuito de la presente divulgación;

la figura 6 es un diagrama de flujo que muestra varias acciones que se pueden realizar para fabricar la realización de las figuras 5A y 5B; y

la figura 7 es una tabla resumen de determinados ejemplos a nivel de conjunto de la presente divulgación; y

la figura 8 es una vista parcial aumentada de un transistor que tiene un sistema de pasivación de acuerdo con otra realización de la invención.

Descripción detallada de realizaciones de ejemplo de la divulgación En referencia a los dibujos, la figura 1 muestra una realización de un dispositivo 10 de circuito construido de acuerdo con las enseñanzas de la presente divulgación. En general, el dispositivo 10 de circuito incluye un sustrato 12 que tiene una superficie 14 de sustrato sobre la que se forma integralmente varios componentes eléctricos 16. El sustrato 12 de la figura 1 puede estar formado por cualquier material semiconductor adecuado para la fabricación de dispositivos 10 de circuito, que puede ser, por ejemplo, silicio (Si) , arseniuro de galio (GaAs) , nitruro de galio (GaN) , germanio (Ge) , carburo de silicio (SiC) o fosfuro de indio (InP) . Todos estos tipos de materiales se pueden proporcionar en una superficie 14 de forma generalmente plana sobre la que se pueden formar componentes eléctricos 16.

Los componentes eléctricos 16 pueden incluir cualquier componente que se pueda formar sobre la superficie 14 de sustrato que pueden ser, por ejemplo, transistores, capacitores, resistores, inductores y similares. En la realización en particular mostrada, los componentes eléctricos 16 pueden ser varios transistores 16a, un capacitor 16b y un resistor 16c; no obstante, el dispositivo 10 de circuito puede incluir otros tipos de componentes eléctricos sin alejarse de las enseñanzas de la divulgación. En una realización, los transistores 16a pueden ser un dispositivo transistor pseudomórfico de alta movilidad de electrones (pHEMT) que tiene una región de fuente S, una región de puerta G y una región de drenador D, respectivamente. Se ilustra un cruce de ventilación 18a que une las regiones de fuente S de cada uno de los transistores 16a. Se proporciona otro cruce de ventilación 18b para la conexión eléctrica del capacitor 16b. En el presente documento, se puede hacer referencia a los cruces de ventilación 18a y 18b como componentes adicionales 18. Componentes adicionales 18 se puede referir a cualquier componente adecuado superpuesto a los componentes 16 para diversos fines, tales como, entre otros, la conexión eléctrica de los componentes 16, la conducción de calor y/o el refuerzo estructural.

Superpuestas a la superficie 14 de sustrato y los componentes eléctricos 16 se encuentran una primera capa dieléctrica protectora 22, una segunda capa dieléctrica protectora 24 y una tercera capa dieléctrica 26. Como se describe en mayor detalle a continuación, se puede hacer funcionar la primera capa dieléctrica protectora 22, la segunda capa dieléctrica protectora 24 y la tercera capa dieléctrica 26, para pasivar el sustrato 12 y los componentes 16 y 18 frente a diversas trampas de carga nocivas y contaminantes tales como humedad, partículas, materiales corrosivos e impurezas iónicas, tales como sodio, potasio o cloro.

Aplicaciones conocidas de dispositivos de circuito han permitido la pasivación de componentes eléctricos frente a contaminantes nocivos usando una capa dieléctrica que se dispone directamente sobre los componentes eléctricos y la superficie de sustrato. Esta capa dieléctrica se puede haber formado de materiales aislantes, tales como nitruro de silicio (Si3N4) o dióxido de silicio (SiO2) . No obstante, estos materiales dieléctricos sufren en cuanto a que su capacidad para evitar la degradación por humedad es, en general, menor de lo deseable. Por lo tanto, el uso de material de nitruro de silicio requiere la aplicación de una capa relativamente gruesa para proporcionar una protección adecuada para el dispositivo de circuito en un ambiente no hermético o ambientalmente no protegido. Un problema con este enfoque es que se logra únicamente una pasivación moderada del conjunto de circuito a pesar del grosor relativamente grande del material. Adicionalmente, el grosor relativamente grande puede afectar negativamente al rendimiento del dispositivo de circuito debido a un aumento de la capacitancia internodal entre regiones activas del dispositivo tales como las regiones de fuente S, de puerta G y de drenador D de los transistores. Adicionalmente, la capa relativamente gruesa de nitruro de silicio u otro dieléctrico convencional da lugar a una tensión elevada que puede inducir formación de grietas, deslaminación y/o defectos piezoeléctricos en el dispositivo o en el dieléctrico que degradan el rendimiento del dispositivo.

Como alternativa a nitruro de silicio grueso para la protección de la humedad, se han aplicado enfoques que utilizan una... [Seguir leyendo]

1. Un conjunto (160) de placa de circuito que comprende:

una placa (161) de circuito que tiene una superficie exterior;

una pluralidad de componentes eléctricos (146a, 146b, 146c) discretos fabricados cada uno independientemente entre sí, estando cada componente eléctrico (146a, 146b, 146c) discreto acoplado a la superficie exterior de la placa de (161) circuito;

una primera capa dieléctrica protectora (150) superpuesta a la superficie exterior y los componentes eléctricos (146a, 146b, 146c) discretos, cubriendo totalmente la primera capa dieléctrica protectora (150) los componentes eléctricos (146a, 146b, 146c) discretos;

una segunda capa dieléctrica (156) superpuesta a la primera capa dieléctrica protectora (150) , teniendo la segunda capa dieléctrica (156) un grosor en el intervalo de aproximadamente 5 nm a 200 nm (50 a 2000 angstrom) , cubriendo totalmente la segunda capa dieléctrica (156) los componentes eléctricos (146a, 146b, 146c) discretos; y

un agente de acoplamiento entre la primera capa dieléctrica protectora (150) y la segunda capa dieléctrica (156) .

2. El conjunto (160) de placa de circuito de la reivindicación 1, que comprende además una capa (221) inicial de nitruro de silicio o dióxido de silicio dispuesta debajo de la primera capa dieléctrica protectora (150) , teniendo la capa (221) inicial de nitruro de silicio o dióxido de silicio un grosor en el intervalo de 2, 5 nm a 40 nm (25 a 400 angstrom) .

3. El conjunto (160) de placa de circuito de la reivindicación 1 o 2, que comprende además una tercera capa dieléctrica protectora (158) superpuesta a la segunda capa dieléctrica (156) , teniendo la tercera capa dieléctrica protectora (158) un grosor en el intervalo de aproximadamente 5 nm a 200 nm (50 a 2000 angstrom) .

4. El conjunto (160) de placa de circuito de la reivindicación 3, que comprende además un agente de acoplamiento entre la segunda capa dieléctrica (156) y la tercera capa dieléctrica (158) .

5. El conjunto (160) de placa de circuito de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el agente de acoplamiento de un promotor de la adhesión.

6. El conjunto (160) de placa de circuito de la reivindicación 5, en el que el promotor de la adhesión es dióxido de silicio o dióxido de silicio usando junto con gamma-metacriloxipropiltrimetoxisilano.

7. El conjunto (160) de placa de circuito de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la pluralidad de componentes eléctricos (146a, 146b, 146c) discretos se seleccionan del grupo que consiste en resistores, capacitores, inductores, diodos y transistores, circuitos integrados, circuitos integrados monolíticos de microondas, acopladores, divisores y líneas de transmisión.

8. El conjunto (160) de placa de circuito de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la primera capa dieléctrica protectora (150) está fabricada de uno de alúmina, nitruro de silicio de alta densidad, óxido de tantalio, óxido de berilio y óxido de hafnio.

9. El conjunto (160) de placa de circuito de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la segunda capa dieléctrica protectora está fabricada de uno de alúmina, nitruro de silicio de alta densidad, óxido de tantalio, óxido de berilio, óxido de hafnio.

10. El conjunto (160) de placa de circuito de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la segunda capa dieléctrica (156) está fabricada de al menos uno de parileno C, parileno F, VT-4 fluorado aromático y parileno HT®.

11. El conjunto (160) de placa de circuito de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la tercera capa dieléctrica (158) está fabricada de al menos uno de parileno C, parileno F, VT-4 fluorado aromático y parileno HT®.

12. El conjunto (160) de placa de circuito de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que la pluralidad de componentes eléctricos (146a, 146b, 146c) discretos incluye componentes eléctricos (146a, 146c) formados con un sustrato (142) y componentes eléctricos (146b) separados del sustrato (142) .

FIG. 3

PROCEDIMIENTO DE RECUBRIMIENTO COMBINADO A NIVEL DE OBLEA Y CONJUNTO

RECUBRIMIENTO A NIVEL DE OBLEA RECUBRIMIENTO A NIVEL DE CONJUNTO

Ejemplo FIG 1 REF GROSOR DE ALÚMINA ANGSTROM GROSOR DE SÍLICE ANGSTROM PARILENO FLUORADO ANGSTROM GROSOR DE ALÚMINA ANGSTROM GROSOR DE SÍLICE ANGSTROM PARILENO FLUORADO ANGSTROM

1a

CAPA DIELÉCTRICA 1 150 50-2000 0 0 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 2 156 0 0 50-2000 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 3 158 0 0 0 0 0 0

1b

CAPA DIELÉCTRICA 1 150 50-2000 0 0 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 2 156 0 0 0 0 50-2000

CAPA DIELÉCTRICA 3 158 0 0 0 0 0 0

1c

CAPA DIELÉCTRICA 1 150 50-2000 0 0 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 2 156 0 0 0 50-2000

CAPA DIELÉCTRICA 3 158 0 0 0 0 0 0

1d

CAPA DIELÉCTRICA 1 150 50-2000 0 0 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 2 156 0 0 0 50-2000 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 3 158 0 0 0 0 0 50-2000

1d

CAPA DIELÉCTRICA 1 150 50-2000 0 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 2 156 0 0 50-2000 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 3 158 0 0 0 0 50-2000 0

2a

CAPA DIELÉCTRICA 1 150 50-2000 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 2 156 50-2000 0 0 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 3 158 0 0 0 50-2000

2b

CAPA DIELÉCTRICA 1 150 50-2000 0 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 2 156 50-2000 0 0 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 3 158 0 0 0 50-2000 0

2c

CAPA DIELÉCTRICA 1 150 50-2000 0 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 156 50-2000 0 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 3 158 0 0 0 0 50-2000

FIG.7