МАЛОГАБАРИТНЫЙ КОРПУС ИНТЕГРАЛЬНОЙ МИКРОСХЕМЫ

Полезная модель относится к микроэлектронике, а именно к корпусному исполнению интегральных микросхем и полупроводниковых приборов, и может быть использована в производстве микроэлектронных изделий для поверхностного монтажа.
Известна конструкция корпуса полупроводникового прибора, включающая основание в виде кристалла из полупроводникового материала первого типа проводимости со сформированной на его лицевой стороне микросхемой, крышки из полупроводникового материала с полостью и сквозных проводящих каналов из того же полупроводникового материала второго типа проводимости, соединяющих лицевую и обратную стороны полупроводникового кристалла, причем контактные площадки сквозных проводящих каналов планарны обратной стороне полупроводникового кристалла, и на них сформированы металлические шариковые выводы. [А.С. СССР №1393249, кл. Н01L 21/56] опубликован в 1991 г.
Одним из недостатков известной конструкции является недостаточная герметичность корпуса, поскольку сварное соединение крышки с основанием проходит по периметру основания. По тому же периметру проходит линия реза пластины, необходимая для разделения ее на отдельные микросхемы в процессе производства. В результате трещин и сколов, сопровождающих эту операцию, возникает разгерметизация отдельных корпусов, что снижает процент выхода и надежность готовых микросхем. Увеличение же ширины сварного шва приводит к увеличению габаритов корпуса, а следовательно, к повышению его материалоемкости и себестоимости.
Наличие полости в крышке из полупроводникового материала в известной конструкции предполагает обязательное проведение сборочных операций в атмосфере инертного газа, что усложняет изготовление данного корпуса.
Другим недостатком известной конструкции корпуса микросхемы является то, что изоляция сквозных проводящих каналов от материала полупроводникового кристалла обеспечивается р-n переходом. Эта изоляция имеет известные недостатки, такие как большой ток утечки, большая паразитная емкость, низкое пробивное напряжение.
К недостаткам известной конструкции следует также отнести отсутствие механической защиты и электрического экранирования микросхемы с обратной стороны полупроводникового кристалла.
Еще одним недостатком известной конструкции является то, что выводы корпуса выполнены металлическими шариками, имеющими большой разброс по высоте. Это приводит к низкому качеству и ненадежности монтажа корпуса на печатную плату
Задача полезной модели:
- повышение надежности и эксплуатационных характеристик, упрощение конструкции.
Технический результат достигается тем, что в малогабаритном корпусе интегральной микросхемы, состоящем из основания в виде кристалла из полупроводникового материала со сформированной на его лицевой стороне микросхемой, крышки из того же полупроводникового материала и сквозных проводящих каналов, соединяющих лицевую и обратную стороны полупроводникового кристалла, крышка выполнена в виде плоской пластины, приклеенной к лицевой стороне полупроводникового кристалла по всей его площади тонким слоем соединительного материала, а сквозные проводящие каналы выполнены из высоколегированной поликристаллической модификации того же полупроводникового материала и изолированы от материала кристалла слоем диэлектрика, причем каналы выступают над поверхностью обратной стороны полупроводникового кристалла, образуя
столбиковые выводы, кроме того кристалл из полупроводникового материала имеет на обратной стороне экранирующий слой, выполненный из поликристаллической модификации того же полупроводникового материала, изолированный от материала кристалла и от внешней среды слоями диэлектрика, а контактные площадки столбиковых выводов выступают над поверхностью защитного слоя, имеют на поверхности тонкий слой металла и лежат в одной плоскости с отклонением не более 0,2 мкм.
На фигуре схематично изображен разрез предлагаемого малогабаритного корпуса интегральной микросхемы.
Малогабаритный корпус микросхемы состоит из основания 1 в виде полупроводникового кристалла со сформированной на его лицевой стороне микросхемой 2, которая с обратной стороны механически защищена и электрически экранирована слоем 3 высоколегированной поликристаллической модификации того же полупроводника. Слой 3 изолирован от кристалла слоем 4 диэлектрика, а от окружающей среды слоем 5 диэлектрика. Корпус содержит крышку 6 из того же полупроводникового материала, что и основание, выполненную в виде плоской пластины, приклеенной по всей площади к лицевой стороне полупроводникового кристалла тонким слоем 7 соединительного материала. В основании 1 имеются сквозные проводящие каналы 8, соединяющие лицевую и обратную стороны полупроводникового кристалла и выполненные из высоколегированного поликристаллического полупроводникового материала. Эти каналы 8 изолированы от материала кристалла и защитного слоя слоем 9 диэлектрика, причем каналы 8 выступают над внешней поверхностью защитного слоя, образуя столбиковые выводы 10 корпуса микросхемы.
Контактные площадки 11 столбиковых выводов 10, в частности, имеют на поверхности тонкий слой металла и лежат в одной плоскости с отклонением не более 0,2 мкм.
Отмеченные недостатки известной конструкции корпуса микросхемы в предлагаемой полезной модели решаются следующим образом.
Крышка из полупроводникового материала выполнена в виде плоской пластины и приклеена к поверхности полупроводникового кристалла по всей своей площади, что исключает проникновение влаги, облегчает сборку и повышает надежность корпуса по сравнению с прототипом.
Сквозные проводящие каналы выполнены из высоколегированной поликристаллической модификации того же полупроводникового материала и изолированы от материала кристалла слоем диэлектрика, что повышает напряжение пробоя изоляции и снижает паразитные емкость и ток утечки по сравнению с известной конструкцией.
Сквозные проводящие каналы выполнены выступающими над обратной поверхностью полупроводникового кристалла и образуют столбиковые выводы, контактные площадки которых лежат в одной плоскости, что повышает качество и надежность припайки корпуса на печатную плату по сравнению с прототипом.
Микросхема надежно защищена со всех сторон от механических и климатических воздействий: сверху - крышкой из полупроводниковой пластины; снизу - защитным слоем изолированной поликристаллической модификации полупроводникового материала; с боков - пассивными областями исходного полупроводникового материала, изолированного от микросхемы диэлектриком. Кроме того, микросхема, после ее монтажа на плату, электрически экранирована от платы слоем высоколегированного изолированного диэлектриком поликристаллического материала. Это исключает взаимные паразитные электрические наводки микросхемы и печатной платы.
Конструкция корпуса использует только материалы, обладающие хорошей согласованностью по термическому расширению и химически инертные.
Предложенная конструкция корпуса микросхемы обладает высокой технологичностью процесса изготовления, поскольку предполагает только групповые методы обработки, традиционные в технологии микроэлектронного производства. Такая конструкция исключает наиболее трудоемкие операции индивидуальной обработки, характерные для
процесса сборки корпусных полупроводниковых приборов, такие как посадка кристаллов на основание, разварка выводов, герметизация, вырубка, маркировка и т.п.
Таким образом, предложенная конструкция малогабаритного корпуса интегральной микросхемы значительно повышает эксплуатационные характеристики, и снижает себестоимость корпуса микросхемы.