СПОСОБ ПОСАДКИ КРИСТАЛЛА НА ОСНОВАНИЕ КОРПУСА Российский патент 2023 года по МПК H01L21/58 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

Известны различные способы посадки кремниевого кристалла на основание корпуса [1-3].

Сущность способа заключается в напылении на обратную сторону пластин слоя металлов хром-никель, между поверхностями кристалла и основания размещают припойную прокладку оловянно-свинцовую, нагревают детали до формирования паяного соединения [4].

Недостатком способа является сложная технология, высокие температуры, низкая производительность процесса и ненадежность контактного соединения.

Напыление двух слоев титан-германий - Ti-Ge (металл-полупроводник), осуществляют, как правило, в одной установке, т.е. не нарушая вакуума. Использование титана обеспечивает хорошую адгезию к окисной пленке (или пленке нитрида кремния, применение, которого часто бывает целесообразно); кроме того, титан обладает способностью геттерировать примеси из SiO₂ (в частности, ионы натрия) и тем самым стабилизировать p-n переход. Толщина напыляемого слоя титана выбирается исходя из требуемой величины стабилизирующего сопротивления.

Основным способом крепления кристаллов полупроводниковых приборов в корпус является соединение с помощью контактно-реактивной пайки. Между соединяемыми металлами в результате контактного плавления образуется эвтектический сплав, заполняющий зазор и кристаллизующийся с образованием паяного соединения. Соединение получается без применения флюса в среде азота в результате разрушения и удаления окисных пленок с соединяемых поверхностей в процессе притирки.

В современных способах посадки кристаллов полупроводниковых приборов используют основания корпусов уже с напыленным слоем золота. Слой эвтектики, полученный в результате плавления кремния и золота, дает прочное соединение. Температура посадки кристалла достаточно высокая (370°С). Данное сочетание композиций металлов обеспечивает высокую надежность контакта и высокую теплопроводность соединения.

Сущность способа заключается в том, что процесс проводят в едином технологическом цикле. Путем экспериментальных исследований выбраны оптимальные толщины и режимы напыления слоя на установке «Оратория-9». Выбранный слой обеспечивает прочное соединение кристалла к основанию, уменьшение влияния высоких температур на электрические параметры транзисторных структур.

Качество посадки контролируется методом отрыва с определенным усилием и визуально под микроскопом. При проведении контроля посадки кристалла с двухслойной металлизацией кристалл не отрывается от основания корпуса при приложении соответствующего усилия, а при приложении большего усилия разламывается сам кремний. Это объясняет то, что посадка кристалла качественная. Кроме того, контроль площади распределения припоя по основанию кристалла с помощью рентгеновского микроскопа показал 100% распределение припойного слоя по площади кристалла без пор, что улучшает тепловые свойства прибора.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами:

ПРИМЕР 1. Процесс проводят в установке вакуумного напыления, в которой размещены кремниевые пластины. Задают режимы напыления слоя: титан-германий. Процесс проводят в едином технологическом цикле, на поверхности полупроводника формируется тонкая металлическая пленка. Толщина 2,5±0,5 мкм, время напыления 8±2 мин.

Процент выхода годных на операции «Посадка кристалла» составляет 94-96%.

ПРИМЕР 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Задают режимы напыления слоя: титан-германий.

Толщина 2,0±0,5 мкм, время напыления 6±2 мин. Процент выхода годных на операции «Посадка кристалла» составляет 96-98%.

ПРИМЕР 3. Процесс проводят в установке вакуумного напыления, в которой размещены кремниевые пластины. Задают режимы напыления слоя: титан-германий. Процесс проводят в едином технологическом цикле, на поверхности полупроводника формируется тонкая металлическая пленка.

Толщина 1,5±0,5 мкм, время напыления 4±2 мин. Процент выхода годных на операции «Посадка кристалла» составляет 98-100%.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет повысить надежность контакта кристалла с основанием корпуса при проведении процесса напыления титан-германий (Ti-Ge) в едином технологическом цикле.

1 п.ф.

ЛИТЕРАТУРА

1. Пат. РФ №2343586 «Способ формирования контактного слоя титан-германий» / Т.А. Исмаилов, А.Р. Шахмаева, Б.А. Шангереева.

2. Пат. РФ №2375787 «Способ посадки кремниевого кристалла на основание корпуса» / Т.А. Исмаилов, Б.А. Шангереева, А.Р. Шахмаева.

3. Исмаилов Т.А., Алиев Ш.Д., Шахмаева А.Р., Шангереева Б.А. Контроль качества посадки кристалла на основание корпуса (тезисы докладов). Измерение, контроль, информатизация: сборник трудов Международной научно-технической конференции. - Барнаул: АГТУ, 2004. - С. 55-56.

4. Мазель Е.З., Пресс Ф.П. Планарная технология кремниевых приборов. Москва, «Энергия», 1974 г., стр. 318-321.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Способ формирования пленки Ti-Ge на поверхности кремниевой пластины включает размещение кремниевой пластины в установке вакуумного напыления и напыления Ti-Ge в едином технологическом цикле, пленку напыляют толщиной 1,5±0,5 мкм и время напыления составляет 4±2 мин. Изобретение обеспечивает повышение надежности контакта кристалла с основанием корпуса и стабильность процесса присоединения, при использовании пленки при посадке кристалла на основание корпуса. 3 пр.

Способ формирования пленки Ti-Ge на поверхности кремниевой пластины, включающий размещение кремниевой пластины в установке вакуумного напыления и напыления Ti-Ge в едином технологическом цикле, отличающийся тем, что пленку напыляют толщиной 1,5±0,5 мкм и время напыления составляет 4±2 мин.