ТРАНЗИСТОР С БАЛОЧНЫМИ ВЫВОДАМИ Российский патент 2018 года по МПК H01L29/06 H01L23/48 

Изобретение относится к области изготовления транзисторов на основе полупроводниковых материалов.

Из предшествующего уровня техники известен транзистор, изготовленный в виде кристалла, на котором сформированы металлические контактные площадки, не выходящие за пределы кристалла, отличающийся тем, что для монтажа транзистора в интегральную схему его необходимо установить в корпус и контактные площадки с помощью соединительной шины/проволоки приварить к выводам корпуса, при этом длина соединительной шины/проволоки, составляющая сотни микрон, ухудшает параметры транзистора.

Также известен транзистор в виде кристалла, размещенного на кристаллодержателе, при этом контактные площадки с помощью соединительной шины/проволоки приварены к выводам кристаллодержателя, отличающийся тем, что соединительная шина/проволока, длина которой составляет сотни микрон, ухудшает параметры транзистора, посадочное место в интегральной схеме для такого транзистора в десятки раз больше размера кристалла транзистора.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в реализации изделия, отвечающего современным требованиям улучшения эксплуатационных характеристик, возможности замены пришедшего в негодность/несоответствующего предъявляемым требованиям транзистора в монолитных интегральных схемах, в уменьшении размеров интегральных микросхем за счет уменьшения посадочного места транзистора, в простоте монтажа в интегральную микросхему, корпус или кристаллодержатель, в уменьшении материалоемкости.

Поставленная задача решается за счет того, что транзистор содержит токопроводящие выводы в виде металлической шины/балки, являющиеся продолжением контактных площадок и выходящие за пределы полупроводникового кристалла на расстояние, необходимое для приварки или припайки к токоведущим дорожкам, металлические шины/балки формируются одновременно с формированием контактных площадок, толщина шины/балки не менее 30 мкм, ширина шины/балки не менее 100 мкм, а размер полупроводникового кристалла по длине, ширине и толщине незначительно превышает минимально необходимое значение рабочей части транзистора.

Балочные выводы предпочтительно изготовлены по технологии контактных площадок.

Предпочтительно:

- ширина балочных выводов 100 мкм,

- толщина 30 мкм,

- длина, выходящая за пределы кристалла, 300-400 мкм, но не более 500 мкм.

Толщина полупроводникового кристалла составляет предпочтительно 20-30 мкм, но не менее 15 мкм.

Балочные выводы предпочтительно выполнены из золота.

Достигаемый технический результат заключается в комплексном улучшении эксплуатационных характеристик транзисторов за счет уменьшения длины соединительной шины/балки, уменьшения количества точек приварки и/или припайки шины/балки к токоведущим дорожкам, уменьшения размеров микросхемы за счет уменьшения посадочного места для транзистора, в возможности замены несоответствующего/сгоревшего транзистора в интегральной микросхеме.

Изобретение поясняется чертежами, которые не охватывают и, тем более, не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая выполнения.

На фиг. 1 изображен внешний вид транзистора с балочными выводами.

На фиг. 2 изображен поперечный разрез А-А на фиг. 1.

Транзистор с балочными выводами содержит полупроводниковый (п/п) кристалл, на котором сформирована активная часть транзистора и металлические контактные площадки. Балочные выводы, являющиеся продолжением контактных площадок, выходят за пределы п/п кристалла предпочтительно на 300-500 мкм.

Длина и ширина п/п кристалла соответствует минимально необходимым размерам активной части транзистора и размерам контактных металлических площадок. Толщина п/п кристалла составляет предпочтительно 20-30 мкм.

Ширина балочных выводов составляет предпочтительно 100 мкм, толщина - предпочтительно 30 мкм.

Балочные выводы предпочтительно выполнены из золота.

Транзистор с балочными выводами изготавливают следующим образом. На пластине из полупроводникового материала изготавливают транзисторы методом диффузии, химического травления, напыления и гальванического осаждения металла. При напылении и гальваническом осаждении металла формируют металлические площадки, соответствующие форме и суммарному размеру контактных площадок к полупроводниковому кристаллу и балочным выводам. Полупроводниковую пластину с изготовленными транзисторами наклеивают лицевой стороной на носитель, преимущественно сапфировую пластину. Толщину полупроводниковой пластины методом химического травления уменьшают до 20-30 мкм. Изготавливают фоторезистивную маску, закрывающую рабочую часть транзистора. Полупроводниковую пластину по резистивной маске стравливают химическим методом до вскрытия балочных выводов.

Работа транзистора с балочными выводами (ТБВ) осуществляется следующим образом.

Работа транзистора ТБВ в составе интегральной микросхемы достигается посадкой транзистора ТБВ на предусмотренное для него место и приваркой балочных выводов к соответствующим токоведущим дорожкам. Маленькая масса полупроводникового кристалла ТБВ позволяет не приклеивать транзистор к подложке.

Транзистор ТБВ может быть использован в монолитной интегральной схеме взамен несоответствующего/пришедшего в негодность транзистора. Для этого транзистор интегральной схемы необходимо залить изолирующим компаундом, перерезать токоведущие дорожки, посадить на его место транзистор ТБВ и приварить балочные выводы к соответствующим токоведущим дорожкам.

Транзистор ТБВ может работать в исполнении корпусном или на кристаллодержателе. Для этого транзистор ТБВ устанавливается на соответствующее место в корпусе/кристаллодержателе и балочные выводы привариваются к выводам корпуса/кристаллодержателя. Во всех перечисленных выше случаях улучшение эксплуатационных характеристик транзистора ТБВ достигается уменьшением длины токоведущих шин/балок за счет уменьшения размеров полупроводникового кристалла, уменьшением в 2 раза точек приварки шин/балок и соответственно уменьшением переходного сопротивления. Повышается надежность работы транзистора ТБВ за счет маленького размера и соответственно веса полупроводникового кристалла.

Изобретение относится к области изготовления транзисторов на основе полупроводниковых материалов, предпочтительно полевых транзисторов с барьером Шоттки на арсениде галлия. Транзистор с балочными выводами содержит токопроводящие выводы в виде металлической шины/балки, являющиеся продолжением контактных площадок и выходящие за пределы полупроводникового кристалла на расстояние, необходимое для приварки или припайки к токоведущим дорожкам, металлические шины/балки формируются одновременно с формированием контактных площадок, толщина шины/балки не менее 30 мкм, ширина шины/балки не менее 100 мкм, а размер полупроводникового кристалла по длине, ширине и толщине незначительно превышает минимально необходимое значение рабочей части транзистора. Достигаемый технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик транзистора за счет уменьшения длины соединительных металлических токоведущих шин/балок от кристалла транзистора до токоведущих дорожек в интегральной микросхеме до выводов в корпусе или кристаллодержателе, уменьшения количества точек приварки шин/балок к токоведущим дорожкам или к контактным площадкам, уменьшения посадочного места транзистора в интегральной микросхеме, а также повышения надежности работы транзистора за счет маленького размера и соответственно веса полупроводникового кристалла. 2 ил.

Транзистор с балочными выводами, характеризующийся тем, что содержит токопроводящие выводы в виде металлической шины/балки, являющиеся продолжением контактных площадок и выходящие за пределы полупроводникового кристалла на расстояние, необходимое для приварки или припайки к токоведущим дорожкам, металлические шины/балки формируются одновременно с формированием контактных площадок, толщина шины/балки не менее 30 мкм, ширина шины/балки не менее 100 мкм, а размер полупроводникового кристалла по длине, ширине и толщине незначительно превышает минимально необходимое значение рабочей части транзистора.