Способ изготовления полупроводнико-вых приборов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ТИЛЬСТВУ, Союз Советских

Социалистических

Реслублик

{ii)833383 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 240479 (21) 2757741/25-.27 (5f)hh. Кл.

В 23 К .1/20 с присоединением заявки ¹ твсу@аРетвеяямв коммтет

СССР яе яеааи язвбретений я втирмтяй (23) Приоритет

Опубликовано 300581. Бюллетень Ж 20 (53) УДК 6 21. 791. 3 (088.8) Дата опубликования описания 3005.81 — —.

П.A. Кобылянский, A.Ï. Андреев, Ю.1(. Утробин и К.П. Полянин (72) Авторы изобретения (73) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

ПРИБОРОВ

Изобретение относится к технологии производства полупроводниковых приборов и может быть использовано при изготовлении силовых и сверхвысокочастотных приборов.

Известен способ изготовления полупроводниковых приборов, включающий присоединение к кремниевому кристаллу контактов (выводов из тугоплавких металлов - молибдена, вольфрама) через промежуточный слой алюминия (1j.

Известен также способ изготовления полупроводниковых приборов, при котором на паяемые поверхности .кристалла наносят слой алюминия, осуществляют пайку с выводами из тугоплавких металлов с приложением давления н последующей герметизацией прибора стеклянной оболочкой.

Присоединение осуществляется прн о температуре порядка 700 С. При этой температуре эвтектический сплав алюминий-кремний .скрепляет кристал с тугоплавкими выводами (2), При известных способах изготовления полупроводниковых приборов .трудно получить хорошую адгезию стеклянной оболочки к выводам при герметизации .стеклом,:что связано с необходимостью окислять поверхность выводов. С другой стороны; операцию окисления трудно осуществить при данном способе изготовления, так как зто приводит к невозможности проведения пайки и резко увеличивает трудоемкость изготовления выводов.

Цель изобретения — повышение адгезионной способности выводов при оплавлении их стеклом.

Поставленная цель достигается.тем, что выводы перед пайкой окисляют, а окислы с паяемых поверхностей выводов удаляют.

Соотношение толщины слоев алюминия и окислов .тугоплавких металлов составляет 1:20.

Удаление окислов с паяемых.поверхностей происходит .в результате при20 ложения механической нагрузки к выводам и кристаллу .вдоль продольной .оси прибора.

Приложение .механической нагрузки к окисленным выводам и кристаллу в процессе пайки позволяет слоям алюминия эффективно разрушать и растворять окислы тугоплавких металлов на торцовой поверхности выводов. Процесс разрушения и растворения окислов в

30 значительной степени определяется

833383

Формула изобретения

Составитель И ° Ключников

Техред Н.Бабурка Корректор В. Синицкая

Редактбр Н. Бушаева

Тираж 1148 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитЕта СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3864/11

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 величиной механической нагрузки и температурой пайки..

Пример. Проводится сборка полупроводникового СВЧ pi-п-диода.

Выводы диода изготавливаются иэ молибдена цилиндрической формы. Диаметр вывода 2,9 мм, высота 1,5 мм.

Pi-п-структура представляет собой кремниевый кристалл с Р+-1 и

М+-1 переходами. Боковая поверхность кристалла предварительно защищается слоем электрофоретическн осажденного стекла толщиной 20-40 мкм. На торцовую поверхность pi-п-структуры напыляются слои Af толщиной 1,5-2 мкм. Диаметр pi-п-структуры 2,8 мм, толщина i-области 150 мкм. Стеклянный капилляр для герметизации имеет состав, необходимый для сохранения параметров pi-n-структуры в процессе герметизации и не содержит ионов щелочных металлов. Внутренний диаметр капилляра 2,98, высота - 2,5, толщина стенки параметра — 0,4 мм.

Изготовление прибора. производится следующим образом. Перед операцией напайки выводов их окисляют по общепринятой технологии (проводится разогрев на воздухе при 580-600 © С в течение 5-10 мин). Отгонка трехокиси молибдена производится в атмосфере сухого азота при 1000 С в о течение 1-5 мин. Напайка выводов на кристалл производится в атмосфере азота при 650 С.

В процессе пайки выводы прижима- . ются к кристаллу специальной пружиной с усилием 3 кг. Процесс пайки длится 1,5-2 мин. Качество пайки оценивается после разрушения сборки.

При проведении процесса в укаэанном режиме практически все сборки разрушаются по кристаллу, в то время как паяное соединение не разрушалось.

Если в процессе пайки прикладывать усилие менее 0,4 кг/ммХ, качественного соединения не происходит. Приложение же усилия более 2 кг/мм приводит к появлению микротрещин в кристалле и необратимому изменению параметров. После пайки проводится герметизация сборки стеклянным капилляром (в среде азота при 660 С и подаче избыточного давления 8 атм после оплавления капилляра. Стеклянная оболочка герметично охватывает боковую поверхность выводов и pi-иструктуры. Пробивное напряжение полученных диодов — 1000 В, емкость4 пФ, прямое сопротивление потерь при прямом токе 500 мА .А0,2 Ом.

15 Приборы успешно выдерживают комплекс механических и климатических испытаний.

1. Способ изготовления полупроводниковых приборов,при котором на паяемую поверхность кристалла наносят слой алюминия, осуществляют пайку с выводами из тугоплавких металлов с приложением давления и последующей герметизацией прибора стеклянной оболочкой, отличающийся тем, что, с целью повышения адгеэионной < способности выводов при оплавлении их стеклом, выводы перед пайкой окисляют, а окислы с паяемых поверхностей выводов удаляют.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что соотношение толщины слоев алюминия и окислов тугоплавких металлов составляет 1:20.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

4() 1. Патент Франции В 2321193, кл. Н 01 L 21/88, 11.03.77.

2. Патент Великобритании 9 151294, кл. Н 1 К,.10.05.78 °