способ посадки кремниевого кристалла

Формула изобретения

Способ посадки кремниевого кристалла на основание корпуса, включающий последовательное напыление в едином технологическом цикле на посадочную поверхность кристалла слоев металлов и пайку кристалла к основанию, отличающийся тем, что проводят последовательное напыление трех металлов хром-никель-серебро, а пайку кристалла к основанию корпуса проводят при температуре 300-320°С.

Описание изобретения к патенту

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

Известен способ посадки кристалла полупроводникового прибора [1]. Сущность изобретения заключается в том, что на соединяемые поверхности кристалла и основания корпуса наносят слои металла: на кристалл - магний, на основание - алюминий, между ними размещают припойную прокладку из алюминий-магниевого сплава электрического состава, нагревают детали до 450-750°С, при которой образуется жидкая прослойка, выдерживают и охлаждают до формирования паяного соединения.

Недостатком способа является сложная технология, высокие температуры, низкая производительность процесса.

Известен способ посадки кремниевого кристалла на основание корпуса [2]. Сущность способа заключается в напылении на обратную сторону пластин слоя металлов хром-никель (Cr-Ni), между поверхностями кристалла и основания размещают припойную оловянно-свинцовую прокладку, нагревают детали до формирования паяного соединения.

Недостатком способа является ненадежность контактного соединения.

Целью изобретения является повышение надежности контакта кристалла с основанием корпуса и стабильности процесса присоединения.

Сущность способа заключается в том, что на обратную сторону кремниевой пластины наносят последовательно в едином технологическом цикле три металла: хром-никель-серебро (Cr-Ni-Ag). Разделяют пластину на кристаллы и производят пайку кристаллов к основанию корпуса при температуре 300-320°С в течение 3-5 с. Данное сочетание напыляемых металлов обеспечивает получение надежного контакта кристалла, 100% распределение припоя по поверхности кристалла, отсутствие пор в припое, улучшение выходных характеристик прибора.

Качество посадки контролируется методом отрыва с определенным усилием и визуально под микроскопом. При проведении контроля посадки кристалла с трехслойной 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. При визуальном контроле под микроскопом со всех сторон кристалла по периметру на 0,5-1,0 мм от края проступает припой, что показывает удовлетворительное распределение припоя по всей площади кристалла. 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 металлов хром-никель-серебро (Cr-Ni-Ag). Процесс проводят в едином технологическом цикле, на поверхности полупроводника формируется тонкая металлическая пленка из трех металлов, напыленных последовательно: Cr-Ni-Ag.

Толщина каждого слоя соответствует следующим значениям:

Cr - 0,05±0,01 мкм; Ni - 0,5±0,02 мкм; Ag - 0,4±0,5 мкм.

Скорость напыления металлов равна:

Cr - 15,0 Å/с

Ni - 12,0 Å/с

Ag - 25,0 Å/с

Процент выхода годных пластин на операции «Посадка кристалла» составляет 96-98%.

ПРИМЕР 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Задают режимы напыления металлов хром-никель-серебро.

Толщина каждого слоя соответствует следующим значениям:

Cr - 0,05±0,01 мкм; Ni - 0,5±0,02 мкм; Ag - 0,6±0,5 мкм.

Скорость напыления металлов равна:

Cr - 15,0 Å/с

Ni - 12,0 Å/с

Ag - 25,0 Å/с

Процент выхода годных пластин на операции «Посадка кристалла» составляет 99-100%.

Использование данного способа позволяет повысить надежность контакта кристалла с основанием корпуса при проведении процесса напыления трех металлов хром-никель-серебро (Cr-Ni-Ag) в едином технологическом цикле.

Источники информации

1. А.С. СССР № 1674293, H01L 21/58,30.08.91.

2. Мазель Е.З., Пресс Ф.П. Планарная технология кремниевых приборов. - М.: Энергия, 1974, с. 318-321.