Способ соединения электропроводных твердых тел

Авторы патента:

H01L21/479 - обработка с использованием электрического тока или электрических полей, например для электроформования (H01L 21/36-H01L 21/449 и H01L 21/461- H01L 21/477 имеют преимущество)

ОЛ ИКАНИЕ

И 3 О Б Р Е Т Е Ч =- Г Я

277ll4

Союз Советских

Сощивлистических

Республик

@рур рq", Q л :,", Qяg>Qlp i,»я т : ;

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 30.1.1968 (№ 1213496/26-25) с присоединением заявки ¹â€”

,1, Кл, Н 011 7,102

Государственный комитетСовета Министров СССР

I по делам изо5ретени и открытий

ПриоритетвЂ”

УДЫ 621.382(088.8) Опубликовано 26.Х.1973. Бюллетень М 43!

Дата опубликования описания 11.II.1974

Авторы изобретения

И. H. Ларионов и T. П. Чернецкий

Заявитель

СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ

ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых и электровакуумных приборов и может быть использовано в машино-и приборостроении.

Известны способы соединения монокристаллических пластин из полупроводникового материала, согласно которым между двумя монокристаллическими пластинами помещают прокладку из легкоплавкого материала, в котором растворяется материал пластин. Полученную композицию помещают в печь, имеющую температурный градиент, направленный liapaëлельно соединяемым поверхностям пластин.

Расплавленный металл движется в зазоре между соединяемыми телами в направлении нагретых торцовых концов пластин. В результате металл собирается на горячих торцовых копцах соединяемых пластин, Однако соединительный слой, полученный известными способами, имеет разну1о толщину (чс.л ближе к более горячему концу, тем он толще) и неоднородный химический состав, так кà ; материал соедпняе!лых пластин кристаллизуется прп различных температурах. 1 .,!О ле того, для coe!IIпепия пластин достато по ооль1IInx л1ипей!1ьlx Paç. 1еоов nPII."cilc!lllc !IanccTII lx спосоооН зат1луд !е!!О, так как; Coo. !OäèìO поддевж!!вать гостояш!ыми градие:и 1е лпературь! и с1лс:1,;!! 10 "ã-.. .-. перату1лу па все!! и - n двш;сепия металла.

Предлагаемый способ позволяет соединять тела сложной геометрической формы по соприкасающимся поверхностям, причем получаемый тонкий соединительный слой имеет

6 однородные химический состав и физические свойства, а также сохраняет механическую прочность при температуре, более высокой, чем технологическая температура соединении» тел. Это достигается тем, что расплавле1шый

10 металл вводят и перемещают в зазоре между поверхностями соединяемых тел путем пропускапия эле:<тричсского тока через соедш!яемые тела параллельно поверхности их соединения.

При этом топкие слои материала, пр:!лега!о1в щие к соприкасающимся поверхностям соединяемь1х тел растворяются и происходит электродиффузия материала через расплавленный металл с последующей его кристаллизацией в виде тонкого слоя, прилегающего к соприка20 сгющимся поверхностям соединяемых тел.

Легкоплавкий материал полностью удаляют пз зазора между соприкаса!Ощ!1;!! ся телами.

Ь,виста ""пзоlза!11!ь!!! с701! Облгда "т Од!" акоп . то..пцпной и Однородным хпмпческ11, со25 с. аво!! ОлаГО ". я:031, ITO DañòÃO!)c!1!Ia iaтерпела соедш;:-е лых тел и его консталл!пза1 цня п-о. сходят в о-.шгковых тс:; . ", Гс ш; условя я.: темпг.läa óp II плолч10сгь .1Схгрп30 чес! ОГО тока поДДСРжива!От ilocTO!! Ii>:II.

277114

Предмет изобре1ения

Составитель А. Кот

Техред Л. Богданова

Корректор А. Дзесова

Редактор Г. Громова

Заказ 1046 Изд. ¹ 191 Тираж 780 Подпис:oe

ЦНИИПИ Государственного Комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушская иаб., д. 4/5

Типография № 24 Союзполиграфпрома, Москва, 121019, ул, Маркса вЂ” Энгельса, 14

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом.

Для соединения двух пластин 1 и 2, одна из которых короче другой, их накладывают друг на друга. На свободный конец пластины 2 (конец А) помещают легкоплавкий материал 8 (проволоку или ленту) так, чтобы он касался торца пластины 1. К торцам пластины 2подводят электроды. Для равномерного токораспределения по всему сечению пластин между материалом пластин и электродом можно расположить легкоплавкий материал, который не перемещается под действием электрического тока по поверхности и в объеме соединяемых пластин. Пластины помещают в подогреватель 4, в котором создают защитную среду (вакуум, аргон, водород и т. д.). Пластины разогревают до температуры плавления лекгоплавкого материала и пропускают постоянный электрический ток, направление которого подбирают так, чтобы растворение материала пластин в расплаве прои" ходило с противоположной по отношению к торцам с легкоплавким материал о м стор оны.

Зона плавления в виде валика перемещается по зазору между пластинами. При этом поверхностные слои обеих соприкасающихся пластин растворяются в расплаве, и за зоной плавления остается кристаллизоваппый слой

5, состоящий из материалов соединяемых тел с примесью легкоплавкого материала. Процесс проводят до тех lIOp, пока расплавленный металл не выйдет с противополозкного конца Б.

Если необходимо, чтобы соединительный слой был располохкен на определенной глубине по отношению к исходным соединяемым поверхностям, создают градиент температур, направленный перпендикулярно к соединяемым поверхностям и вектору электрического тока. Температурный градиент достигается созданием различной температуры в нагревателе 4.

При соединении монокристаллов с решеткой типа «алмаз» для обеспечения большой устойчивости расплавленной зоны и получения ровной бикристаллической границы соприкасающиеся поверхности соединяемых тел ориентируют параллельно плоскостям малых кристаллографических индексов, а электрический ток пропускают в направлении, перпендикулярном линии пересечения соединяемых поверхностей и плоскости наибольшей упаковки атомов, непараллельной соединяемой поверхности, по меньшей мере одного из тел.

При соединении монокристаллических тел способ позволяет получать бикристаллы. На границе соединительного шва может быть получен р вЂ” 1г илн гетеропереход.

Способ соединения электропроводных твердых тел, например полупроводниковых монокристаллов или металлов, путем расплавления и перемещения легкоплавкого металла в за=-.оре между соединяемыми телами с последующей кристаллизацией материала соединяемых тел, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности физических и химических свойств соединительного шва, а такисе сохранения механической прочности при температуре более высокой, чем технологическая температура соединения тел, расплавленный металл вводят и перемещают в зазоре между соединяемыми телами посредством пропускания постоянного электрического тока через соединяемые тела параллельно поверхности их соединения.