Способ приклеивания полупроводниковых материалов Советский патент 1992 года по МПК H01L21/58 

Изобретение относится к способам склеивания и может быть использовано в приборостроении, в электронной и радиотехнической промышленности, в частности при изготовлении фотоприемников, при склеивании оптических волноводов на основе полупроводниковых материалов.

Целью изобретения яйляется расширение класса соединяемых материалов за рчет обеспечения возможности соединения непрозрачных для ультрафиолетового (УФ) излучения материалов.

Сущность способа заключается в том, что воздействуют УФ-излучением не через прозрачный для УФ-излучения материал, т.е. не перпендикулярно клеевому слою, а с торца соединяемых полупроводниковых пластин в клеевой зазор между ними, т.е. вдоль клеевого слоя.

Установлено следующее. Так как все полупроводниковые материалы имеют высокие коэффициенты показателя преломления, то зазор между склеиваемыми поверхностями обладает свойствами оптического волновода, по которому почти без

потерь распространяется УФ-излучение (небольшие потери обусловлены поглощением поверхностью полупроводникового материала, которое тем меньше, чем выше качество обработки поверхности). В результате воздействия УФ-излучения на фото- инициирующую систему композиции образуются свободные радикалы, которые присоединяются по двойным связям к молекулам валентноненасыщенных соединений композиции, вызывая цепную реакцию радиальной полимеризации. Таким образом, обеспечивается склеивание непрозрачных для УФ-излучения материалов. При толщине клеевого слоя менее значения длины волны пика поглощения фотоинициирующей системой композиции УФ-излученио не проходит в зазор между склеиваемыми пластинами и, следовательно, полимеризации клеевого состава не происходит.

Следует также отметить, что адгезионная прочность склеивания данным способом выше, чем в известном способе, принятом за прототип. Предположительно это можно объяснить тем, что приклеивавfe

VJ -vj

OJ

о о

ая поверхность полупроводникового матеиала под воздействием УФ-излучения акивируется и может становится оптическим енсибилизатором и участвовать в переное энергии, тем самым способствуя развиию цепной реакции радикальной полимеризации как на поверхности полупроводника, так и в объеме клеящей компо-- зиции.

Кроме того, в случае УФ-облучения поупроводниковых материалов, особенно п- ипа проводимости, наряду с радикальной полимеризацией параллельно может протекать реакция полимеризации ионного типа, в итоге может иметь место механизм ионно- радикальной полимеризации. Кроме того, под действием УФ-излучения в полупроводнике может увеличиваться количество и энергия электронов в зоне проводимости, при этом должен понижаться потенциальный барьер на поверхности полупроводника, что может способствовать туннелированию электронов из обогащенной зоны проводимости, которые участвуют в переносе заряда и также способствуют цепной реакции полимеризации как на поверхности полупроводника, так и в объеме клея.

Пример. Для осуществления способа были использованы пластины из полупроводниковых материалов InSb (толщиной 0,6 мм), GaAs (толщиной 0,7 мм), Si (толщиной 0,4 мм), GdxHgi-xTe (толщиной 0,8 мм), склеиваемые с подложками из высокоомного германия толщиной 0,5 мм. Для получения сравнительных данных указанные пластины из полупроводниковых материалов склеивали с подложками из сапфира по способу, принятому за прототип.

В качестве источника УФ-излучения применяли ртутно-кварцевую лампу высокого давления ДРТ-1000.

В качестве фотополимеризующейся композиции использовали анаэробные герметики УГ-3 (ТУ 6-01-1211-79), АН-260 (ТУ 6-01-2-712-88), АН-117 ВМ (ТУ 6-02-30-89), клей УФ-отверждения Квант-401 (ТУ 6-01- 2-731-84) и композицию УФ-отверждения марки ЭАК, содержащую 100 вес.ч. эпокси- акриловой смолы на основе эпоксидной смолы ЭД-20 и 4 вес.ч. изобутилового эфира бензоина в качестве фотоинициирующей системы.

Режимы облучения были традиционные для композиций УФ-отверждения: интенсивность УФ-излучения (0,3± 0,05) 10 Вт/м2, время облучения 5-15 мин.

Для определения адгезионной прочности все склеенные пары приклеивали высокопрочным эпоксидным клеем холодного отверждения марки ХСКД ОСО.029.000 ИУ к металлическим грибкам. Адгезионную прочность определяли на разрывной машине РМ-05.

Композицию УФ-отверждения наносили на поверхности соединяемых пластин, совмещали, помещали в зажимное устройство, создавали давление 0,05 МПа (для CdxHgi-xTe - 0,02 МПа) и воздействовали

УФ-излучением в направлении клеевого шва.

Всего осуществлено было 15 склеек предлагаемым способом и столько же способом, принятым за прототип.

Данные по склейкам и результатам их испытаний приведены в таблице.

Как видно из таблицы, данный способ позволяет склеить полупроводниковые материалы, не прозрачные для УФ-излучения,

с использованием фотополимеризующихся композиций с получением адгезионнопроч- ного соединения. Полупроводниковый материал CdxHgi-xTe из-за своей низкой механической прочности отрывается не по

границе склеивания, а по объему, т.е. раньше, чем происходит адгезионное разрушение.

Использование изобретения позволяет расширить класс материалов, склеиваемых

фотополимеризующимися композициями. Формула изобретения Способ приклеивания полупроводниковых материалов, включающий нанесение фотополимеризующейся композиции с фотоинициирующей системой на соединяемые поверхности, совмещение соединяемых поверхностей, сжатие детали и облучение ультрафиолетовым излучением композиции до ее полимеризации, отличающийся тем,

что, с целью расширения класса соединяемых материалов за счет обеспечения возможности соединения непрозрачных для ультрафиолетового излучения материалов, совмещение соединяемых поверхностей

осуществляют до зазора, размер которого выбран не меньше длины волны используемого излучения, к которому чувствительна фотоинициирующая система, а при облучении ориентируют поток ультрафиолетового

излучения вдоль зазора,

римечзние- в предлагаемом способе облучение проводили вдоль клеевого «та (а торец пластин): а способе-прототипе облучение проводили через сапфировую подложку

склеиваемых

Использование: приборостроение, электронная промышленность. Сущность изобретения: совмещают соединяемые поверхности до зазора, величина которого выбрана не меньшей длины волны исполь зуемого ультрафиолетового излучения к которому чувствительна фотоинициирующая система фотополимеризующей композиции, а при облучении ориентируют поток излучения вдоль зазора.