Контактная пара для микросварки интегральных схем

 

1. КОНТАКТНАЯ ПАРА ДЛЯ МИКРОСВАРКИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, содержащая в качестве элементов проволочный вывод и контактную площадку, выполненные из сплава алюминия или сплава золота, отличающа"я ся тем, что, с целью увеличения механической прочности контакта и температуры его эксплуатации, по крайней мере один из элементов выполнен из сплава алюминия и редкоземельного металла или золота и редкоземельного металла.2.Контактная пара по п.1, о т - личающаяся тем, что проволочный вывод выполнен из сплава алюминия и редкоземельного металла, а контактная площадка выполнена из алюминия,"3.Контактная пара по п.1, о т - личающая ся тем, что проволочный вывод выполнен из алюминия, а контактная площадка - из сплава алюминия и редкоземельного металла.4.Контактная пара по п.1, о т - личающаяся тем, что проволочный вывод выполнен из сплава золота и редкоземельного металла, а контактная площадка - из алюминия.5.Контактная пара по п.1, о т - личающаяся тем, что проволочньш вывод выполнен из золота, а контактная площадка - из сплава алюминия и редкоземельного металла.6.Контактная пара по п.1, о т - л и ч-а ю щ а я с я тем, что проволочньй вывод выполнен из алюминия, а контактная площадка - из сплава золота и редкоземельного металла.7.Контактная пара по п.1, о т - личающаяся тем, что проволочный вывод выполнен из сплава алюминия и редкоземельного металла, а контактная площадка - из золота.8.Контактная пара по п.1, о т - личающаяся тем, что прово-- лочный вывод выполнен из золота, а контактная площадка - из сплава золота и редкоземельного металла.9.Контактная пара по п.1, о т - личающаяся тем, что проволочный вывод выполнен из сплава золота и редкоземельного металла, а контактная площадка - из золота.?^^ISD гоN|^N5СО

С(Ж)З СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 722429

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2489668/24-21 (22) 23.03.77 (46) 07. 12.86. Бюл. У 45 (71) Институт электроники АН БССР (72) В.М.Колешко и В.Ф,Белицкий (53) 621.396.69=181.5(088.8) (56) Интегральные схемы. Основы проектирования и технологии. Пер. с англ. под ред. К.И.Марюшова, М., "Сов.радио", 1970, с.53-54.

Патент США Р 3403308, кл. 3 17-234, 1968. (54)(57) 1 КОНТАКТНАЯ ПАРА ДЛЯ МИКРОСВАРКИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, содержащая в качестве элементов проволочный вывод и контактную площадку, выполненные из сплава алюминия или сплава золота, отличающаяся тем, что, с целью увеличения механической прочности контакта и температуры его эксплуатации, по крайней мере один иэ элементов выполнен из сплава алюминия и редкоземельного металла или золота и редкоземельного металла.

2. Контактная пара по п.1, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что проволочный вывод выполнен из сплава алюминия и редкоземельного металла, а контактная площадка выполнена иэ алюминия.

3. Контактная пара по п.1, о т .— л и ч а ю щ а я с я тем, что прово(51) 4 H 01 В 1/02, С 22 С 5/02, .лочный вывод выполнен из алюминия, а контактная площадка — иэ сплава алюминия и редкоземельного металла.

4. Контактная пара по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что проволочный вывод выполнен иэ сплава золота и редкоземельного металла, а контактная площадка — из алюминия.

5. Контактная пара по п.1, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что проволочный вывод выполнен из золота, а контактная площадка — иэ сплава алюминия и редкоземельного металла.

6. Контактная пара по п.1, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что прово«Ю лочный вывод выполнен из алюминия, а контактная площадка — из сплава золота и редкоземельного металла.

7. Контактная пара по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что проволочный вывод выполнен из сплава алюминия и редкоземельного металла, а контактная площадка — из золота.

8. Контактная пара по и. 1, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что прово-. лочный вывод выполнен иэ золота, а контактная площадка - иэ сплава золота и редкоземельного металла. CO

9. Контактная пара по п.1, о т— л и ч а ю щ а я с я тем,.что проволочный вывод выполнен из сплава золота и редкоземельного металла, а контактная площадка — из золота.

722429

Изобретение относится к области контактная площадка выполнена из изготовления интегральных схем (ИС) алюминия или из золота. и полупроводниковых приборов и может быть использовано для улучшения качества сварного контакта типа металл- 5 металл при микросварке и пайке.

При сборке ИС и полупроводниковых приборов используются, в основном, золотая и алюминиевая проволоки, которые при помощи микросварки соеди- 10 няются с металлизированной контактной площадкой из алюминия или золота.

Однако вследствие образования интерметаллических соединений, низкой адгезии металлической пленки к полу- t5 проводниковому кристаллу, а также несплошного сварного соединения такие сварные соединения обладают пониженным качеством и воспроизводимостью, ограниченным температурным 20 интервалом безотказной работы и т.д.

Известна контактная пара для микросварки ИС, содержащая в качестве элементов проволочный вывод и контактную площадку, выполненные иэ 25 сплава алюминия или сплава золота.

Однако известная контактная пара не обеспечивает достаточной механической прочности контакта и температуры его эксплуатации. 30

Пель изобретения — увеличение механической прочности контакта и температуры его эксплуатации.

Это достигается тем, что в контактной паре для микросварки ИС по !

1 краййей мере один из элементов выполнен из сплава алюминия и редкоземельного металла или золота и редко- земельного металла, причем проволочный вывод выполнен из сплава алюминия 4 и рецкоземельного металла, а контактная площадка выполнена из алюминия.

Проволочный вывод может быть выполнен из алюминия, при этом контакт45 ная площадка выполнена из сплава алюминия и редкоземельного металла или из сплава золота и редкоземельного металла. Проволочный вывод может быть выполнен из золота, при этом контактная площадка выполнена из сплава алюминия и редкоземельного металла или из сплава золота и редкоземельного металла. Проволочный вывод может быть выполнен из сплава алюминия и редкоземельного металла, а контактная ло- 55 щадка — иэ золота. Проволочный вывод может быть выполнен из сплава золота и редкоземельного металла, при этом

Контактная площадка из пленки алюминия и/или золота легируется примесью редкоземельного элемента (РЗЭ) известными методами. Проволока из алюминия и/или золота также легируется примесью РЗЭ, т.е. волочение осуществляется уже легированной проволо.кой ° Например, использование контакт-! ной пары алюминий — алюминий, леги;рованной церием в количестве 0,2-3Х позволяет значительно увеличить адгезию пленки к кристаллу кремния. При этом заметно увеличивается сплошность пленки, микротвердость, устойчивость к коррозии. Это позволяет использовать такие более прогрессивные методы соединения., как ультразвуковая свар ка, так как пленки, обладающие низкой адгезией к подложке, не поддаются качественной сварке. Проволока, изготовленная из алюминия с добавлением церия, обладает. увеличенным более чем в два раза пределом прочности. Микро" сварка осуществляется при меньших значениях времени воздействия ультразвука.

При использовании итрия (0,03-3Е) в качестве легирующего компонента для алюминия микротвердость последнего увеличивается более чем в 3 раза. Использование в качестве легирующих компонентов для алюминия и золота примесей РЗЭ от 10-6 до 2-3Х позволяет получить как пленки, так и проволоку с более равномерным зерном. Проволока из алюминия или золота, содержащая в качестве примесей РЗЭ, обладает увеличенной прочностью на разрыв (более чем в 2 раза относительно проволок того же диаметра, изготовленных из чистых металлов).

Существенным является и то, что примеси РЗЭ в контакте алюминий золото увеличивают температуру.образования интерметаллических фаз, образуя сварное соединение с меньшим чис-. лом пустот, увеличивая тем самым надежность контакта, что позволяет пропускать через такие контакты ток повьппенной плотности. Это обусловливается тем, что примеси РЗЭ в контактной паре вступают во взаимодействие с примесями газов, например кислорода (так как РЗЭ обладают большим сродством к кислороду), что влечет образование уплотненного поверхност722429

Редактор Л.Письман Техред g.Êàäàð Корректор М. Самборская

Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6590/1

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 ного окисного слоя, предотвращающего пленку и проволоку от загрязнений, коррозии, электромиграции. Взаимодействие алюминия и золота с РЗЭ происходит по эвтектическому типу анало- 5 гично системе Al-Si однако температура образования эвтектики значительно выше. Так, например, для алюминия с итрием, цехием, неодимом, лантаном, а также преэеодимом температура эв- 10 тектики на 60 С выше, чем для .системы алюминий — кремний. Это позволяет использовать предложенные контактные пары при повышенных температурах. 15

При ультразвуковой микросварке алюминиевой проволоки диаметром

40 мкм, содержащей 0,27-3Х церия, с легированными церием пленками алюминия или золота прочность соединения ур возрастает примерно в 2,5 раза, воспроизводимость качества увеличивается в 2-2,5 раза, температура эксплуатации контакта возрастает до 250 С.

Примерно такими же характеристиками обладает микросварной контакт (металлическая пленка - проволока) алюминий — алюминий, алюминий - золото, золото - золото, золото - алюми.ний, где в качестве РЗЭ вводят примеси итрия, лантана, неодима или презеодима в интервале концентраций

10-6-3Х. Качество микросварного кон" такта резко улучшается, если готовый контакт легировать примесью РЗЭ, Пример. На готовую микросварную контактную пару напыпяли тонкий слой толщиной около 500 А церия и проводили диффузию при 400 С. Сравнение качества этих контактов с микросварными контактами без легирования, но термообработанными при 400 С, показало увеличение качества готового контакта в 1,5-1,7 раза.

Таким образом, использование описанного контакта позволяет улучшить свариваемость, повысить качество микросварки при изготовлении ИМ и полупроводниковых приборов. Контактная пара может быть использована при изготовлении СВЧ-транзисторов, где к качеству контакта предъявляются особые требования, связанные с увеличе нием плотности тока через контакт металл — металл.