Способ присоединения кремниевого кристалла к кристаллодержателю полупроводникового прибора

 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в производстве полупроводниковых приборов и интегральных схем. Техническим результатом изобретения является повышение надежности контакта кристалла с кристаллодержателем и стабильности процесса присоединения. Сущность способа: на обратную сторону кремниевой пластины наносят последовательно в едином технологическом цикле четыре металла хром-никель-олово-серебро. Разделяют пластину на кристаллы и производят пайку кристаллов к кристаллодержателю при 300-320°С в течение 2-5 с. Данное сочетание напыляемых слоев обеспечивает получение надежного контакта кристалла с кристаллодержателем, 100%-ное распределение припоя по поверхности кристалла, отсутствие пор в припое, улучшение выходных характеристик прибора.

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

Известен способ соединения полупроводникового кристалла с кристаллодержателем [АС СССР N 1674293, H 01 L 21/58, 30.08.91]. Сущность изобретения заключается в том, что на соединяемые поверхности кристалла и кристаллодержателя наносят слои металла: на кристалл - магний, на кристаллодержатель - алюминий, между ними размещают припойную прокладку из алюминий - магниевого сплава электрического состава, нагревают детали до 450-750^oC, при которой образуется жидкая прослойка, выдерживают и охлаждают до формирования паяного соединения.

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

Известен способ соединения полупроводникового кристалла с кристаллодержателем [Мазель Е.З., Пресс Ф.П. Планарная технология кремниевых приборов. Москва, "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 кристаллодержателя размещают припойную прокладку оловянно-свинцовую, нагревают детали до формирования паяного соединения.

Недостатком способа является ненадежность контактного соединения.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности контакта кристалла с кристаллодержателем и стабильности процесса присоединения.

Сущность способа заключается в том, что на обратную сторону кремниевой пластины наносят последовательно в едином технологическом цикле четыре металла хром-никель-олово-серебро. Разделяют пластину на кристаллы и производят пайку кристаллов к кристаллодержателю при 300-320^oC в течение 2-5 с. Данное сочетание напыляемых слоев обеспечивает получение надежного контакта кристалла с кристаллодержателем, 100%-ное 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 четырехслойной металлизацией кристалл не отрывается от кристаллодержателя 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 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 (методом магнетрона), в которой размещены кремниевые пластины. Задают режимы напыления металлов: хром-никель-серебро. Процесс проводят в едином технологическом цикле, на поверхности полупроводника формируется тонкая металлическая пленка. Процент выхода годных на операции "Посадка кристалла" составляет 94-96%.

ПРИМЕР 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Задают режимы напыления металлов хром-никель-олово-серебро. Процент выхода годных на операции "Посадка кристалла" составляет 99-100%.

Использование данного способа позволяет повысить надежность контакта кристалла с кристаллодержателем при проведении процесса напыления четырех металлов: хром-никель-олово-серебро в едином технологическом цикле.

Формула изобретения

Способ присоединения кремниевого кристалла к кристаллодержателю полупроводникового прибора, включающий последовательное напыление в едином технологическом цикле на посадочную поверхность кристалла слоев металла и пайку кристалла к кристаллодержателю, отличающийся тем, что проводят последовательное напыление четырех металлов хром-никель-олово-серебро, а пайку кристалла к кристаллодержателю проводят при 300-320°С.