СПОСОБ ПОСАДКИ КРЕМНИЕВОГО КРИСТАЛЛА НА ОСНОВАНИЕ КОРПУСА
METHOD OF SEATING SILICON CHIP ONTO HOUSING BASE

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в производстве полупроводниковых приборов и интегральных схем.
Известен способ посадки кристалла на основание корпуса полупроводникового прибора [АС СССР №1674293, Н01L 21/58, 30.08.91]. Сущность изобретения заключается в том, что на соединяемые поверхности кристалла и основание 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.
Недостатками способа являются сложная технология, высокие температуры, низкая производительность процесса.
Известен способ посадки кремниевого кристалла на основание корпуса [Мазель Е.З., Пресс Ф.П. Планарная технология кремниевых приборов. - М.: Энергия, 1974 г., стр.318-321]. Сущность способа заключается в напылении на обратную сторону пластин слоя металлов хром-никель (Cr-Ni), между поверхностями кристалла и основания размещают припойную прокладку оловянно-свинцовую, нагревают детали до сформирования 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 два металла: титан-германий. 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 с основанием корпуса, 100% распределение припоя но 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 двухслойной 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 но периметру проступает припой на 0,5-1,0 мм от края, 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 титан-германий. Процесс проводят в едином технологическом цикле, на поверхности полупроводника формируется тонкая металлическая пленка. Процент выхода годных на операции “Посадка кристалла” составляет 96-98%.
ПРИМЕР 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Задают режимы напыления металлов: титан-германий. Процент выхода годных на операции “Посадка кристалла” составляет 99-100%.
Использование данного способа позволяет повысить надежность контакта кристалла с основанием корпуса при проведении процесса напыления слоя металлов титан-германий в едином технологическом цикле.