Способ уменьшения остаточных термомеханических напряжений на границе подложка-металлическое покрытие



Способ уменьшения остаточных термомеханических напряжений на границе подложка-металлическое покрытие
Способ уменьшения остаточных термомеханических напряжений на границе подложка-металлическое покрытие
Способ уменьшения остаточных термомеханических напряжений на границе подложка-металлическое покрытие
Способ уменьшения остаточных термомеханических напряжений на границе подложка-металлическое покрытие
Способ уменьшения остаточных термомеханических напряжений на границе подложка-металлическое покрытие

 


Владельцы патента RU 2569642:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электронной техники" (RU)

Изобретение относится к области микроэлектроники, а именно к способу производства полупроводниковых изделий, предусматривающего монтаж кристаллов к корпусам, для осуществления которого используется напыление металлического покрытия на обратную поверхность кристаллов в составе подложки. Сущность изобретения: способ уменьшения остаточных термомеханических напряжений на границе подложка - металлическое покрытие, заключающийся в том, что перед напылением металлических покрытий подложку изгибают в обратном направлении. Новым в способе уменьшения остаточных термомеханических напряжений на границе подложка - металлическое покрытие является то, что напыление осуществляют на обратную поверхность подложки через трафарет, имеющий сквозные отверстия, форма и размеры которых идентичны размерам кристаллов, а перемычки между отверстиями в трафарете соизмеримы с шириной разделительных дорожек, сформированных между кристаллами на лицевой поверхности подложки. 5 ил.

 

Изобретение относится к области микроэлектроники, а именно к способу производства полупроводниковых изделий, предусматривающего монтаж кристаллов к корпусам, для осуществления которого используется напыление металлического покрытия на обратную поверхность кристаллов в составе подложки.

В технологии производства полупроводниковых изделий, напыление покрытий (пленочной металлизации) на обратную поверхность подложки (пластины) с последующим отжигом проводят перед операцией разделения подложки на кристаллы, а затем осуществляют монтаж кристалла к корпусу.

В работе [1] отмечается, что при нанесении металлических покрытий на полупроводниковую подложку из-за разности коэффициентов термического расширения металлических покрытий и кремниевой подложки металлические покрытия находятся в постоянном напряженном состоянии, что приводит к прогибу кремниевых подложек. Данные обстоятельства при совмещении элементов схемы с фотошаблоном затрудняют процессы фотолитографии, а в готовых приборах сужают рабочий температурный диапазон эксплуатации, а в некоторых случаях способствуют выходу из строя приборов при многократном циклировании.

Следует отметить, что в данной работе рассмотрены только зависимости механических напряжений от диаметра и толщины кремниевых подложек, толщины металлических покрытий и прогиба монокристаллического кремния, но не приведены способы уменьшения остаточных напряжений на границе подложка - покрытие, что является основным недостатком.

Остаточные напряжения и коробление при осаждении покрытий рассматриваются в статье [2]. По разработанной автором методике проведен расчет радиуса кривизны и остаточных напряжений двухслойной пластины - пленки, изготовленной путем осаждений второго слоя, применяемой в электротехнике.

Основной недостаток данной работы - отсутствие предложений по снижению остаточных напряжений на границе подложка - покрытие.

Наиболее близким по технической сущности заявляемого изобретения является способ [3] уменьшения остаточных термомеханических напряжений на границе подложка - металлическое покрытие, заключающийся в том, что перед напылением металлических покрытий подложку изгибают в обратном направлении.

Основным недостатком данного способа является трудность контроля величины изгиба подложки. Кроме того, например, подложку кремния диаметром 150-200 мм с заданной величиной прогиба нужно закреплять в специальном приспособлении, а затем загружать в вакуумную камеру для напыления. Более того, при изгибе хрупких полупроводниковых подложек, например арсенида галлия, возможно появление трещин, что приведет к снижению процента выхода годных кристаллов на операции разделения подложки на кристаллы.

Разделение подложки (пластины) на кристаллы включает в себя две основные операции: скрайбирование и разламывание.

Разделение подложки на кристаллы проводят путем формирования по разделительным дорожкам между кристаллами лицевой поверхности подложки взаимно перпендикулярных разделительных канавок (резов) и последующего разламывания подложки на кристаллы. Существуют следующие методы разделения подложек на кристаллы: алмазным резцом (скрайбером); лазерного излучения при глубине реза не более 25 мкм; ультразвуковым скрайбером с мелкодисперсной абразивной суспензией; специальным травителем (селективное травление); резкой диском с алмазной режущей кромкой (глубина реза составляет не менее 2/3 исходной толщины подложки).

Наибольшее распространение получили алмазные и лазерные скрайберы.

При разламывании проскрайбированной подложки на кристаллы наблюдаются в некоторых случаях отслоения металлизации по краям кристаллов. Кроме того, присутствуют и неразделенные блоки кристаллов. Одной из причин этих дефектов является наличие сплошной металлизации на обратной стороне подложки с кристаллами, что снижает процент выхода годных кристаллов.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, - это уменьшение остаточных термомеханических напряжений на границе подложка - металлическое покрытие; повышение процента выхода годных кристаллов на операции разделения подложки на кристаллы.

Эта задача достигается тем, что в способе уменьшения остаточных термомеханических напряжений на границе подложка - металлическое покрытие, заключающемся в том, что перед напылением металлических покрытий подложку изгибают в обратном направлении, с целью уменьшения остаточных термомеханических напряжений на границе подложка - металлическое покрытие и повышения процента выхода годных кристаллов на операции разделения подложки на кристаллы напыление металлического покрытия осуществляют на обратную поверхность подложки через трафарет, имеющий отверстия, форма и размеры которых идентичны размерам кристаллов, а перемычки между отверстиями в трафарете соизмеримы с шириной разделительных дорожек, сформированных между кристаллами на лицевой поверхности подложки.

Сравнение заявляемого способа уменьшения остаточных термомеханических напряжений на границе подложка - покрытие с другими способами [1-3] из известного уровня техники также не позволило выявить в них признаки, заявляемые в отличительной части формулы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых схематично изображены:

на фиг. 1 - внешний вид лицевой стороны полупроводниковой подложки с кристаллами;

на фиг. 2 - внешний вид обратной стороны полупроводниковой подложки с трафаретом перед напылением покрытия;

на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2;

на фиг. 4 - внешний вид обратной стороны полупроводниковой подложки с трафаретом после нанесения покрытия;

на фиг. 5 - внешний вид обратной стороны полупроводниковой подложки после удаления трафарета.

Способ уменьшения остаточных термомеханических напряжений на границе подложка - металлическое покрытие реализуется следующим образом.

На фиг. 1 показана лицевая поверхность полупроводниковой подложки 1, состоящей из кристаллов 2 с разделительными дорожками 3 между кристаллами 2.

Перед напылением пленочной металлизации на обратной поверхности полупроводниковой подложки 1 с кристаллами 2 любым известным способом закрепляют трафарет 4 (фиг. 2), который имеет отверстия 5, форма и размеры которых идентичны размерам кристалла 2. Перемычки 6 между отверстиями в трафарете 4 соизмеримы с шириной разделительных дорожек 3 между кристаллами 2 лицевой поверхности подложки 1.

Трафарет должен иметь высокую точность размеров отверстий, быть прочным и упругим, обладать высокой чистотой поверхности и плоскостностью для плотного прилегания к подложке. Наиболее приемлемым материалом для изготовления трафарета является молибденовая фольга толщиной 0,1-0,15 мм, которая выдерживает высокие температуры. Металлический трафарет изготавливают любым известным способом: механическим фрезерованием, химическим и электрохимическим травлением, лазерным или электронным лучом и фотолитографией.

Трафарет 4 ориентируется относительно подложки 1, например, по базовому срезу края подложки таким образом, чтобы сквозные отверстия 5 в трафарете 4 совпадали с размерами кристаллов 2, а перемычки 6 между отверстиями в трафарете 4 - с разделительными дорожками 3 между кристаллами 2 лицевой поверхности подложки 1 (фиг. 3).

Затем на обратную поверхность подложки 1 напыляют любым известным способом покрытие 7 (фиг. 4). После отделения трафарета 4 (фиг. 5) от подложки 1 проводят отжиг при заданных режимах с целью улучшения адгезии металлического покрытия 7 к подложке 1. Металлическое покрытие 7 на обратной стороне подложки 1 имеет разделительные дорожки 8 между кристаллами 2, что уменьшает остаточные термомеханические напряжения на границе подложка - металлическое покрытие, так как существенно снижается площадь взаимодействия металлического покрытия с подложкой.

Таким образом, использование предлагаемого способа уменьшения остаточных термомеханических напряжений на границе подложка - металлическое покрытие обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

1. Уменьшает остаточные термомеханические напряжения на границе подложка - металлическое покрытие;

2. Повышает процент выхода годных кристаллов на операции разделения подложки на кристаллы.

Источники информации

1. Корсаков B.C., Мишачев В.И., Седунов Б.И., Уздовский В.В. Исследование механических напряжений в многослойных металлических покрытиях на монокристаллических кремниевых подложках // Электронная техника. Сер. Микроэлектроника. Вып. 2 (122), 1987, с. 88, 89.

2. Фокин В.Г. Остаточные напряжения и коробление при осаждении покрытия // Вестник Самарского ГТУ. Сер. Технические науки, 2000, №10, с. 42.

3. Коньков Н.В., Метелкин И.И., Шнек В.М. Металлизация подложек вакуумным напылением с контролем внутренних напряжений на границе подложка - покрытие // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. - М.: ЦНИИ «Электроника», 1989. Вып. 1 (415), с. 57.

Способ уменьшения остаточных термомеханических напряжений на границе подложка - металлическое покрытие, заключающийся в том, что перед напылением металлических покрытий подложку изгибают в обратном направлении, отличающийся тем, что напыление металлического покрытия осуществляют на обратную поверхность подложки через трафарет, имеющий отверстия, форма и размеры которых идентичны размерам кристаллов, а перемычки между отверстиями в трафарете соизмеримы с шириной разделительных дорожек, сформированных между кристаллами на лицевой поверхности подложки.



 

Похожие патенты:

В полупроводниковом устройстве диодная область и область БТИЗ сформированы на одной и той же полупроводниковой подложке. Диодная область включает в себя множество анодных слоев первого типа проводимости, открытых на поверхности полупроводниковой подложки и отделенных друг от друга.

Изобретение относится к области микроэлектроники и радиотехники и может быть использовано при создании СВЧ монолитных интегральных схем на арсениде галлия. Технический результат - повышение степени интеграции МИС СВЧ, уменьшение массогабаритных размеров приемо-передающих модулей антенных решеток, снижение потерь, связанных с прохождением сигналов между схемами или функциональными блоками, повышение граничных частот диодов с барьером Шоттки.

Изобретение относится к полупроводниковой микроэлектронике и наноэлектронике и может быть использовано при создании логических интегральных схем с элементами нанометровых размеров.

Изобретение относится к полупроводниковой микроэлектронике и наноэлектронике и может быть использовано при создании логических интегральных схем с элементами нанометровых размеров.

Изобретение относится к области силовой полупроводниковой микроэлектроники. .

Изобретение относится к области вычислительной техники и интегральной электроники, а более конкретно к интегральным логическим элементам СБИС. .

Изобретение относится к области вычислительной техники и интегральной электроники, а более конкретно - к интегральным логическим элементам СБИС. .

Изобретение относится к микроэлектронике, а более конкретно к технике изготовления твердотельных приборов и интегральных схем с использованием СВЧ плазменного стимулирования в условиях электронного циклотронного резонанса (ЭЦР), а также к технологии плазменной обработки в процессе изготовления различных полупроводниковых структур.

Изобретение относится к наноэлектронике. .

Изобретение относится к технологии изготовления интегральных микросхем в части формирования интерпозера для объемной сборки нескольких чипов в единую микроэлектронную систему и процесса его изготовления. Изобретение направлено на снижение воздействия градиентов температур и связанных с ними механических напряжений, возникающих в теле интерпозера при работе интегральной микроэлектронной системы. Для этого в теле интерпозера вокруг сквозных отверстий (TSV), заполненных проводящим материалом для создания электрического соединения металлизированной электрической разводки рабочей стороны с металлизированной разводкой обратной стороны интерпозера, формируются отверстия, один из топологических размеров которых существенно меньше диаметра или минимального топологического размера TSV. Сформированные таким образом отверстия для снижения воздействия градиентов температур заполняются материалом с теплопроводностью, большей чем у кремния, для компенсации механических напряжений не заполняются либо заполняются частично с образованием пустот внутри отверстия. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к полупроводниковой микроэлектронике и наноэлектронике и может быть использовано при создании логических интегральных схем с элементами нанометровых размеров. В интегральном логическом элементе ИЛИ-НЕ на основе однослойной трехмерной наноструктуры, содержащем первый и второй логические транзисторы, нагрузочный резистор и подложку, логическая структура выполнена наноразмерной со ступенчатым профилем. Технический результат, достижение которого обеспечивается реализацией всей заявленной совокупности существенных признаков, состоит в том, что создан новый тонкослойный интегральный логический элемент ИЛИ-НЕ на основе слоистой трехмерной наноструктуры с вертикально ориентированными слоями, в котором рабочими переходами «база-эмиттер» и «база-коллектор» являются поверхностные переходы, которые обладают низкой мощностью потребления и наименьшими поверхностями переходов, что обеспечивает снижение потребляемой мощности и повышение быстродействия из-за снижения паразитных емкостей переходов. 13 ил.
Наверх