Способ сборки элементов полупроводниковых приборов и гибридных интегральных схем Советский патент 1993 года по МПК H01L21/603 

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, в частности к технологии сборочного производства, и может быть использовано в производстве полупроводниковых диодов, транзисторов и гибридных интегральных схем.

Цель изобретения - повышение качества сборки за счет повышения равномерности распределения давления по всей плоскости монтируемого элемента с одновременным фиксированием его инструментом в заданной позиции.

На фиг. 1 показана схема сборки с давлением газа, подаваемого через внутренний канал инструмента; на фиг, 2 - захват кристалла включением закуума; на фиг. 3 -давление нагретого газа на элемент; на фиг. 4 - давление холодного газа на элемент; на фиг. 5 - возврат инструмента к кристаллам.

Пример. Сборка транзисторных ар- сенид-галлиевых и кремниевых структур в плоских корпуса;; типа КТ-48 на полуавтоматах типа ЭМ4025. Корпус прибора, имеющего медную или керамическую (ВеО) подложку 1 располагается в нагревателе с температурой 360°С (фиг. 1), Кристалл 2 захватывается вакуумным инструментом 3 и переносится в заданную точку подложки (фиг. 2, 3). После касания контактных поверхностей кристалла и подложки вакуум отключается и по внутреннему каналу инструмента подается аргон под давлением 2,5 кгс/мм2 (фиг. 3). Проходя канал 4 инструмента, обогреваемого кольцевым нагревателем 5, газ нагревается до 250°С и оказывает давление на всю поверхность кристалла. Температура подложки 1 при подаче нагретого газа поднимается до 390°С и на границе контактных поверхностей образуется жидкий слой б электрического состава. В момент образования этого слоя кольцевой нагреватель инструмента отключается и жидкий слой затвердевает под давлением холодного газа (фиг. 4). Затем газ отключается и инструмент возвращается на исходную позицию для захвата очередного кристалла (фиг. 5). Для получения сравнительных данных, характеризующих различные варианты изобретения, параллельно проводилась сборка однотипных структур при разных сочетаниях давления на элемент: только гэз (Рг), газ переменного давления (Рг ) и одновременно давление газа и давление инструмента (Ри).

Таким образом, были изготовлены партии транзисторов в различных условиях. Ка- чество сборки оценивалось по толщине промежуточного слоя, по площади смачивания контактных поверхностей и по величине теплового сопротивления. Данные приведены в таблице.

Из таблицы видно, что наиболее качественная сборка получена при использовании изобретения: площадь смачивания 100%, минимальней по толщине шов 10 мкм и ми- нимальное тепловое сопротивление (0,2°С/Вт). Креме того, данным способом можно производить сборку элементов, представляющих тонкие активные структуры.

Технически эффект при использовании способа сборки полупроводниковых элементов заключается в следующем:

высокое качество сборки элементов; возможность монтажа очень тонких ( 20 мкм) и очень хрупких, например InAs, эле- ментов;

возможность полной автоматизации процесса, увеличение ее более чем в 2 раза; возможность сборки многокристальных конструкций методам штампа, т. е. когда один инструмент монтирует несколько элементов сразу;

минимальное тепловое сопротивление и минимальная толщина межсоединения в элементах;

легкость юстировки прецезионных узлов, так как нежесткое давление скрадывает неточности в юстировке плоскостей; высокая культура производства; возможность регулирования давления на деталь в процессе сборки, включая переменное давление;

обеспечение высоких электрофизических параметров при сборке сложных полупроводниковых приборов. (56) Курносое А. И., Брук В. А. Основы полупроводниковой электроники. М.: Высшая школа, 1980, с. 250.

Моряков О. С. Сварка и пайка в полупроводниковом производстве. М.: Высшая шко- ла, 1982, с. 75.

Johnson and others. Microelectronics and Realibility, 1971, vol, 10, № 6, pp. 451- 459.

Продолжение таблицы

Формула изобретения Способ сборки элементов полупроводниковых приборов и гибридных интегральных схем, включающий захват элементов вакуумным инструментом с внутренним каналом, фиксирование элементов, отключение вакуума прижим элементов к контактной площадке, подогрев элемента в атмосфере инертного газа, приложение колебаний к элементу и охлаждение полученфиэ.1.

ного соединения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сборки за счет повышения равномерности распределения давления по плоскости монтируемого

элемента, после касания контактных поверхностей элемента и подлржки прижим осуществляют путем воздействия на элемент давлением струи инертного газа, подаваемой через внутренний канал инструмента,

дополнительно снабженного нагревателем.

0QHMM

Фиг. 2 вамуу

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, в частности к технологии сборочного производства, и может быть использовано в произ- водстве полупроводниковых диодов, транзисторов и гибридных интеральных схем. Целью изобетения является повышение качества сборки за счет повышения равномерности распределения давления по всей плоскости монтируемого элемента с одновременным фиксированием его инструментом в заданной позиции Кристалл захватывается вакуумной присоской и переносится в заданную точ,(у подножки. После касания кристалла и подложки отключается откачка (вакуум) и по внутреннему (вакуумному) каналу инструмента подается аргон под давлением 2.5 кгс/мм . Газ, проходя по каналу, нагревается и оказывает давление на всю поверхность кристалла. При этом производится пайка кристалла к подложке. В момент образования жидкого слоя эвтектики между кристаллом и подложкой нагрев газа отключается и жидкий слой затвердевает под давлением холодного газа Способ позволяет проводить монтаж тонких ( 20 мкм) и хрупких элементов, автоматизировать сборку и существенно увеличить ее производительность. 5 ил, 1 табя