СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО МОДУЛЯ Российский патент 1999 года по МПК H01L21/70 

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении различных полупроводниковых микросхем.

Из уровня техники известен способ изготовления полупроводниковой схемы в виде многокристального модуля, включающий погружение полупроводниковых кристаллов, размещенных на носителе - вакуумном захвате, в промежуточный слой - расплав эвтектического состава, нанесенный на нагретую подложку, охлаждение кристаллизующегося монолита (подложки и промежуточного слоя с кристаллами), отделение носителя и формирование многослойной коммутации (см. патент РФ N 2003207, кл. H 01 L 27/12, 1993 г).

Однако данная технология не во всех случаях обеспечивает высокое качество полупроводникового модуля и требует оптимизации режимных параметров.

Изобретение направлено на повышение качества изготовления полупроводникового модуля.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе изготовления полупроводникового модуля, включающем погружение одного или нескольких полупроводниковых кристаллов, размещенных на носителе - вакуумном захвате, в расплав эвтектического состава, нанесенный на нагретую подложку, охлаждение кристаллизующегося монолита и формирование коммутации, согласно изобретению, эвтектический состав расплавляют в среде инертного газа и перегревают до температуры, превышающей эвтектическую точку 10 - 30^oC, а полупроводниковые кристаллы нагревают до температуры на 10 - 20^oC ниже эвтектической точки, при этом над расплавом эвтектического состава перед погружением полупроводниковых кристаллов создают замкнутый объем посредством установки на носителе - вакуумном захвате или подложке дополнительной рамки, толщина которой составляет 1,2 - 1,5 от толщины полупроводникового кристалла, и производят удаление инертного газа, а охлаждение кристаллизующегося монолита осуществляют с темпом 10 - 30^oC/мин.

Заявленная последовательность операций в сочетании с выбранными оптимальными режимными условиями их проведения, включая обезгаживание, обеспечивает высокое качество изготовленного полупроводникового модуля и прочность монолитного соединения подложки и полупроводниковых кристаллов с продуктом кристаллизации эвтектического состава, являющимся надежной конструктивной связкой.

На чертеже схематично изображен процесс погружения полупроводниковых кристаллов в расплав эвтектического состава и оснастка - аппаратурное обеспечение способа.

Аппаратурное обеспечение способа включает носитель - вакуумный захват 1, на котором размещают один или несколько полупроводниковых кристаллов 2, рамку 3, толщина которой в 1,2 - 1,5 раза превышает толщину кристалла, монтажный стол 4, оснащенный нагревателем 5 и виброприводом 6, на который устанавливают подложку 7 с каплей расплава 8 эвтектического состава (например, сплав Al-Ge с Т_пл = 424^oC или сплав Si-Au с Т_пл = 370^oC).

Способ изготовления полупроводникового модуля осуществляют следующим образом.

Включают нагреватель 5 и вибропривод 6 монтажного стола 4. Каплю расплава 8 эвтектического состава, нанесенную на керамическую подложку, которую устанавливают на монтажном столе 4, перегревают до температуры на 10 - 30^oC превышающей эвтектическую точку (температуру плавления - кристаллизации эвтектики), при этом вокруг капли расплава 8 создают инертную среду путем обдува инертным газом (аргоном или азотом).

Размещают на носителе - вакуумном захвате 1 в соответствии с заданной топологией трассировки микросхемы полупроводниковые кристаллы 2 (лицевой поверхностью вверх), нагретые до температуры на 10 - 20^oC ниже эвтектической точки, и рамку 3 и, осуществляя постоянную откачку газа (воздуха) из внутренней полости вакуумного захвата 1, медленно опускают последний с закрепленными на нем элементами (полупроводниковыми кристаллами 2 и рамкой 3) на перегретую каплю расплава 8. При касании рамки 3 поверхности капли расплава 8 образуется замкнутый объем 9, из которого за счет отсоса через негерметичность контактирующих поверхностей полупроводниковых кристаллов 2 и вакуумного захвата 1 удаляют инертный газ, что при дальнейшем погружении полупроводниковых кристаллов 2 в каплю расплава 8 обеспечивает качественное заполнение межкристальных зазоров. Вибрация, которую накладывают в процессе погружения полупроводниковых кристаллов 2 в капле расплава 8 для разрыва и удаления окисной пленки с поверхности расплава, также способствует качественному заполнению зазоров между полупроводниковыми кристаллами 2 и подложкой 7. При полном погружении полупроводниковых кристаллов 2 в капле расплава 8 (до упора рамки 3 в подложку 7) и плотном заполнении всех зазоров отключают нагреватель 5 и производят охлаждение кристаллизующегося модуля (полуфабриката) с темпом 10 - 30^oC/мин. Затем образованный в результате кристаллизации эвтектического состава твердый монолитный модуль отделяют от носителя - вакуумного захвата 1 и формируют многослойную тонкопленочную коммутацию по планарной технологии.

Использование: микроэлектроника, при изготовлении различных полупроводниковых микросхем. Сущность изобретения: способ включает погружение одного или нескольких полупроводниковых кристаллов, размещенных на носителе - вакуумном захвате, в расплав эвтектического состава, нанесенный на нагретую подложку, охлаждение кристаллизующегося монолита и формирование коммутации. При этом эвтектический состав расплавляют в среде инертного газа и перегревают до температуры, превышающей эвтектическую точку на 10-30°С, а полупроводниковые кристаллы нагревают до температуры на 10-20°С ниже эвтектической точки, над расплавом эвтектического состава перед погружением полупроводниковых кристаллов создают замкнутый объем посредством установки на носителе - вакуумном захвате или подложке дополнительной рамки, толщина которой составляет 1,2-1,5 толщины полупроводникового кристалла, и производят удаление инертного газа, а охлаждение кристаллизующегося монолита осуществляют с темпом 10-30°С/мин. Техническим результатом изобретения является повышение качества изготовления полупроводникового модуля. 1 ил.

Способ изготовления полупроводникового модуля, включающий погружение одного или нескольких полупроводниковых кристаллов, размещенных на носителе - вакуумном захвате, в расплав эвтектического состава, нанесенный на нагретую подложку, охлаждение кристаллизующегося монолита и формирование коммутации, отличающийся тем, что эвтектический состав расплавляют в среде инертного газа и перегревают до температуры, превышающей эвтектическую точку на 10 - 30^oC, а полупроводниковые кристаллы нагревают до температуры на 10 - 20^oC ниже эвтектической точки, при этом над расплавом эвтектического состава перед погружением полупроводниковых кристаллов создают замкнутый объем посредством установки на носителе - вакуумном захвате или подложке дополнительной рамки, толщина которой составляет 1,2 - 1,5 толщины полупроводникового кристалла, и производят удаление инертного газа, и охлаждение кристаллизующегося монолита осуществляют с темпом 10 - 30^oC/мин.