Способ изготовления кремниевого узла прибора Советский патент 1991 года по МПК H01L21/20 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использованопри изготовлении микроприборов, содержащих кремниевые узлы, в частности полупроводниковых датчиков неэлектрических величин.

Целью изобретения является повышение выхода годных м снижение трудоемкости.

Сущность изобретения заключается в том, что на кремниевое основание устанавливают кремниевую балку, нагревают детали до 120-150°С, локально проплавляют детали лучом импульсного лазера со стороны кремниевой балки на расстоянии не менее 1 мм от ее края, при этом угол между осью луча лазера и перпендикуляром к плоскости {100} кремниевой балки выбирают не превышающим 30°, и охлаждают узел до комнатной температуры. Интервал температуры нагрева кремниевых деталей выбран экспериментально исходя из прочностных (усилие разрушения), эксплуатационных (количество термоциклов) и

технологических (выход годных) характеристик. Результаты экспериментов приведены в таблице.

При температурах ниже 120°С по грани- це сварная точка - кремний возникают напряжения, приводящие к вырыву сварной точки из кремния. Чем выше температура подогрева перед сваркой, тем меньше напряжения будут возникать на границе сварной точки с основным материалом. При температурах в пределах 120..150°С были получены высокие механические и эксплуатационные характеристики: узлы, сваренные з указанном диапазоне температур без разрушения выдержали 200 термоциклов от -100до+100°С.

При изменении угла наклона луча лазера установлено, что механическая прочность и качество соединения обеспечивается в диапазоне ±30°С. При больших углах зона рекристаллизационного кремния при больших толщинах деталей в месте соединения не получается сквозной, что приводит к снижению механической прочности. Если расО

ю

«-

ю о

00

стояние от края пластины менее 1 мм рекри- сталлизационного кремния может выйти на торец соединяемых деталей, что приводит к разрушению узла.

П р и м е р. На пластинах из монокристал- лического кремния КЭФ 4,5 ориентации {100} толщиной 300 мкм -0 60 мм с двусторонней полировкой формировали полости путем группового травления в 30% кипящем растворе едкого кали (КОН), используя при этом сложную металлическую маску: ванадий

-медь - медь. В результате анизотропного травления SI в КОН формируются утоньшенные участки толщиной 20...150 мкм, выполняющие роль активной части балки, и утолщенные части, выполняющие роль инерционной массы. На обратную сторону вакуумным напылением наносят пленку AI толщиной 0,6...2,0 мкм. Далее пластины методом скрайбирования на установке типа Алмаз или методом плазмохимического травления разделяют на отдельные детали

-составляющие чувствительного элемента. Детали изготавливают из кремния марки КЭФ или КДБ, но с ориентацией {100} . На пластины напыляют алюминиевую металлизацию и проводят разделение их на отдельные детали. После этого детали совмещают, устанавливают между ними калиброванный зазор 10 мкм (в зависимости от измеряемой величины он может быть от 5 до 50 мкм). Зазор может быть обеспечен как за счет убирающихся упоров, так и конструктивно: за счет пленок или анизотропного травления. После установки и фиксации в приспособле- нии двух деталей они помещаются на столик

с подогревом, температура которого поддерживается вдиапазоне 120...150°С. Подогрев производится для уменьшения сварочных напряжений в месте сварки. На место соединения на расстоянии г- мм от края деталей направляется луч лазера от установки импульсной лазерной сварки Квант- 15 с длиной волны излучения ,06 мкм. Сварка проводилась на режимах: диаметр луча 0,6 мм; напряжение 600 В; длительность импульса 2,5 мс, При этом возникает точечная сквозная зона рекристаллизованного кремния со входным диаметром 0,6.,.0,8 мм. Благодаря высокой температуре лазерного излучения и давлению светового потока расплавленный кремний верхней пластины соединяется с расплавом нижней кремниевой пластины, в результате чего достигаются высокие механические характеристики: так при экспериментах одна точка выдерживает нагрузку на разрыв 0,8 кГс.

Формула изобретения Способ изготовления кремниевого узла прибора, включающий установку кремниевой балки на кремниевое основание, нагрев, локальное проплавление балки и основания лучом импульсного лазера и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годных и снижения трудоемкости, нагрев осуществляют до 120-150°С, локальное проплэвление осуществляют со стороны кремниевой балки на расстоянии не менее 1 мм от ее края, при этом угол между осью луча лазера и перпендикуляром к плоскости {100} кремниевой балки выбирают не превышающим 30°.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при изготовлении микроприборов, содержащих кремниевые узлы, в частности полупроводниковых датчиков неэлектрических величин. Цель изобретения - повышение выхода годных и снижение трудоемкости - достигается тем, что нагрев осуществляют до 120-150°С. локальное проплавление осуществляют со стороны кремниевой балки на расстоянии не менее 1 мм от ее края, при этом угол между осью луча лазера и перпендикуляром к плоскости {100} кремниевой балки выбирают не превышающим 30°. 1 табл.