полупроводниковый прибор

Формула изобретения

1. Полупроводниковый прибор, содержащий подложку, на которой расположен, по крайней мере, один пленочный проводник с круглой контактной площадкой, которая окружена зоной, заполненной мелкими проводящими пленочными элементами, проволочный соединительный проводник с утолщением на конце, соединенный с контактной площадкой и частью мелких проводящих пленочных элементов, отличающийся тем, что диаметр контактной площадки равен 1-2 диаметрам проволочного соединительного проводника, размер зоны мелких проводящих пленочных элементов меньше или равен пяти диаметрам проволочного соединительного проводника, мелкие проводящие пленочные элементы имеют размер 1-15 мкм, а расстояние между ними и удаление их от контактной площадки равно 0,5-10 мкм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электронной технике, в частности к полупроводниковой микроэлектронике.

Известен полупроводниковый прибор с квадратными площадками, к которым приварены соединительные проволочные проводники [1].

Недостатком такого прибора является большая паразитная емкость контактных площадок из-за того что, площадь контактной площадки больше площади сварного соединения.

Наиболее близким техническим решением является полупроводниковый прибор с круглыми контактными площадками, равными сварному соединению по конфигурации, окруженными зоной, заполненной мелкими пленочными элементами [2].

Недостатком данного технического решения является, то что при присоединении проволочного соединительного проводника, как правило, происходит смещение сварного соединения относительно центра контактной площадки, которое увеличивает площадь контакта, а значит, паразитную емкость, тем самым ухудшая электрические характеристики полупроводникового прибора.

Техническим результатом изобретения является улучшение электрических характеристик полупроводникового прибора и повышение надежности.

Данный технический результат достигается тем, что в известном полупроводниковом приборе, содержащем подложку, на которой расположен, по крайней мере, один пленочный проводник с круглой контактной площадкой, которая окружена зоной, заполненной мелкими проводящими пленочными элементами, проволочный соединительный проводник с утолщением на конце, соединенный с контактной площадкой и частью мелких проводящих пленочных элементов, диаметр контактной площадки равен 1-2 диаметрам проволочного соединительного проводника, размер зоны мелких проводящих пленочных элементов меньше или равен пяти диаметрам проволочного соединительного проводника, а мелкие проводящие пленочные элементы имеют размеры 1-15 мкм, а расстояние между ними и удаление их от контактной площадки равно 0,5-10 мкм.

Выполнение контактной площадки с размерами от одного до двух диаметров проволочного соединительного проводника при смещении сварного соединения, имеющего обычно диаметр три толщины проволочного соединительного проводника, обеспечивает смещение не превышающее 0,5-1,0 диаметра проволочного соединительного проводника [3, 4]. При этом контактная площадка остается в пределах сварного соединения, а площадь соединения постоянной, а значит, не увеличивает паразитную емкость соединения и тем самым улучшает электрические характеристики полупроводникового прибора.

Размер зоны мелких проводящих пленочных элементов меньше или равной пяти диаметрам проволочного соединительного проводника позволит сохранить постоянным площадь сварного соединения, а следовательно, улучшит электрические характеристики прибора, размер самых мелких проводящих пленочных элементов, равный 1-15 мкм, и расстояние между ними и удаление их от контактной площадки, равное 0,5-10 мкм, позволит сохранить прочность соединения, а значит, повысить надежность.

Размер контактной площадки меньше одного диаметра проволочного соединительного проводника приводит к уменьшению механической прочности сварного соединения за счет уменьшения площади контакта проводника с контактной площадкой и мелкими проводящими пленочными элементами, а увеличение размеров контактной площадки больше двух диаметров проволочного соединительного проводника при рассовмещении приводит к выходу контактной площадки за пределы сварного соединения, а значит, к увеличению площади контакта, к увеличению паразитной емкости, а следовательно, к ухудшению электрических характеристик полупроводникового прибора.

Выполнение зоны мелких пленочных проводящих элементов вокруг контактной площадки больше пяти диаметров проволочного соединительного проводника не допустимо, так как приводит к увеличению площади, отводимой на поверхности подложки полупроводникового прибора, а значит, увеличивает размер подложки и ее паразитную емкость, а следовательно, ухудшает электрические характеристики полупроводникового прибора.

Выполнение мелких проводящих пленочных элементов размерами менее 1 мкм при их обычной толщине примерно 1 мкм вызывает сложности изготовления и снижает их прочность сцепления с поверхностью подложки полупроводникового прибора, а более 15 мкм приводит к увеличению площади контакта, а следовательно, увеличению паразитной емкости, а следовательно, к ухудшению электрических характеристик полупроводникового прибора.

Ограничение расстояния между мелкими проводящими пленочными элементами и удаление их от контактной площадки менее чем на 0,5 мкм вызывает трудности изготовления, а более 10 мкм снижает площадь контакта проволочного соединительного проводника с пленочными элементами и снижает прочность соединения.

Выполнение контактной площадки в форме многоугольника, приближающегося по форме к кругу, упрощает изготовление фотошаблона при изготовлении контактной площадки.

Изобретение поясняется чертежом, где представлен фрагмент предлагаемого полупроводникового прибора: подложка 1, пленочный проводник 2, контактная площадка 3, зона мелких пленочных проводящих элементов 4, мелкие проводящие пленочные элементы 5, пленочный соединительный проводник 6, утолщение на конце проволочного соединительного проводника 7.

Пример 1. Полупроводниковый прибор, например транзистор СВЧ-диапазона, содержащий подложку 1, например, из арсенида галия толщиной 80 мкм, на которой расположен, по крайней мере, один пленочный проводник 2 со структурой Тi (0,01 мкм)-Рd (0,2 мкм)-Аu (3 мкм), имеющий круглую контактную площадку 3 со структурой Ti-Pd-Аu (аналогичной проводнику), окруженную зоной 4 мелких проводящих пленочных элементов 5 со структурой аналогичной структуре площадки и проводника, золотой проволочный соединительный проводник 6 диаметром 10 мкм, с утолщением на конце 7, сваренный с контактной площадкой 3 и частью мелких проводящих пленочных элементов 5.

Диаметр контактной площадки 3 равен 20 мкм (два диаметра проволочного соединительного проводника 6, размер зоны 4 мелких проводящих пленочных проводников 5 равен пяти диаметрам проволочного соединительного проводника 6, то есть 50 мкм.

Диаметр сварного соединения согласно [3] равен 31 мкм (три диаметра проволочного соединительного проводника 6.

При смещении сварного соединения в любую из сторон на 5 мкм (на 0,5 диаметра проволочного соединительного проводника) (6), площадь соединения остается постоянной, так как контактная площадка находится в пределах сварного соединения. При этом сварное соединение находится в пределах зоны 4, заполненной мелкими проводящими пленочными элементами 5. Размер мелких проводящих пленочных элементов 5 равен, например, 155 мкм, а расстояние между ними и между ними и контактной площадкой 10 мкм.

Контактная площадка может быть выполнена восьмиугольной.

Пример 2. Полупроводниковый прибор выполнен аналогично примеру 1, но в отличие от него имеет при диаметре пленочного соединительного проводника 10 мкм, диаметр контактной площадки 10 мкм, зону мелких проводящих пленочных элементов 20 мкм (два диаметра проволочного соединительного проводника), размер мелких проводящих пленочных элементов 1,01,0 мкм, а расстояние между ними 0,5 мкм.

Пример 3. Полупроводниковый прибор, выполнен аналогично примеру 1, но в отличие от него имеет при диаметре пленочного соединительного проводника 10 мкм, диаметр контактной площадки 15 мкм (1,5 диаметра проволочного соединительного проводника), зону мелких проводящих пленочных элементов 30 мкм (три диаметра проволочного соединительного проводника), размер мелких проводящих пленочных элементов 55 мкм, а расстояние между ними и контактной площадкой 3 мкм.

Пример 4. Полупроводниковый прибор выполнен аналогично примеру 1, в котором при диаметре проволочного соединительного проводника 10 мкм, диаметр контактной площадки равен 5 мкм (менее 1 диаметра проволочного соединительного проводника), размер зоны мелких проводящих пленочных элементов равен 40 мкм (т.е. четыре диаметра пленочного соединительного проводника), размер пленочных мелких проводящих элементов 0,5 мкм, а расстояние между ними и удаление их от контактной площадки равно 0,3 мкм.

Такая конструкция не обеспечивает надежности соединения из-за малой площади мелких пленочных проводящих элементов в зоне сварного соединения.

Пример 5. Полупроводниковый прибор выполнен аналогично примеру 1, но в котором при диаметре проволочного соединительного проводника 10 мкм, диаметр контактной площадки равен 30 мкм (три диаметра проволочного соединительного проводника), размер зоны мелких проводящих пленочных элементов равен 60 мкм (шесть диаметров соединительного проволочного проводника), мелкие проводящие пленочные элементы имеют размер 30 мкм, а расстояние между ними и удаление их от контактной площадки равно 15 мкм.

Такая конструкция увеличивает площадь сварного соединения при смещении и тем самым ухудшает электрические характеристики, снижает надежность сварного соединения.

Таким образом, использование предлагаемой конструкции полупроводникового прибора позволит по сравнению с прототипом улучшить электрические характеристики прибора за счет сохранения площади соединения проволочного соединительного проводника и контактной площадки постоянной, а также повысить прочность соединения, а значит, надежность полупроводникового прибора за счет сохранения площади свариваемых пленочных элементов и контактной площадки с утолщением проволочного соединительного проводника постоянной.

Источники информации

1. Л. А.Коледов. Технология и конструкция микросхем, микропроцессоров и микросборок. - М.: Радио и связь, 1989, с.71, 79.

2. 3аявка Японии 68-136637, МКИ H 01 L 21/60, УДК 621.382, 08.06.88 - прототип.

3. РД 1114.4013-89. Микросхемы интегральные и полупроводниковые приборы. Типовой технологический процесс термокомпрессионной сварки, с. 4, табл.2.

4. ТСО.333.041.ТК. Термокомпрессионная сварка проволочных перемычек шариком, лист 6, п. 2.10.1. Разработчик Юферова Г.В.